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EL PAPEL DEL EXPERIMENTO EN LA RELACIÓN CONOCIMIENTO COMÚN
- CONOCIMIENTO CIENTÍFICO.
APORTES A LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LA FLOTACIÓN
CARLOS JULIO SANCHEZ MOREANO
Proyecto de grado como requisito
Para optar al título de
Maestría en Educación énfasis en Enseñanza de las Ciencias Naturales
EDWIN GERMÁN GARCÍA ARTEAGA
Tutor
INSTITUTO DE EDUCACIÓN Y PEDAGOGÍA
UNIVERSIDAD DEL VALLE
CALI 2016
2
Tabla de contenido RESUMEN……………………………………………………………………………….4
ABSTRACT……………………………………………………………………………....6
PRESENTACIÓN ..…………………………………………………………………..….9
1. EL PROBLEMA……………………………………………………...………………11
1.1 Planteamiento del
Problema………………………………...………………………………………………..11
1.2 La pregunta problema …………….……………………………………………….…13
1.3 Justificación…………………………………………………………………………..15
1.3.1 Los aportes de la historia y epistemología de las ciencias en la construcción de los
conceptos científicos y su uso en la enseñanza de las ciencias ……………………….….15
1.3.2 La separación marcada entre el conocimiento común y el conocimiento
científico…………………………………………………………………………….….…17
1.4 Antecedentes…………………………………………………………………….…....19
1.4.1 Antecedentes relacionados con la experiencia en el aula, algunos conceptos de la
flotación y la relación conocimiento común-conocimiento científico…………………...19
1.4.2 Antecedentes sobre el uso de la historia y epistemología de las ciencias………..…23
2. MARCO TEÓRICO…………...………………………………...……………………26
2.1 El conocimiento común………………………………………….……………………26
2.2 El conocimiento científico……………………………………….……………………27
2.3 El libro de texto científico…………………………………………………………….29
2.3.1 El papel del libro de texto académico como fuente en la transmisión del conocimiento
científico ……………………………………………………….…………………………29
2.3.2 La retórica de los textos científicos……………………….………………………...31
2.4 El distanciamiento entre conocimiento común y conocimiento científico….………...33
2.5 La relación entre el conocimiento común y el conocimiento científico.……………...39
2.6 La historia de las ciencias y perspectiva sociocultural del conocimiento…………….40
2.7 Desarrollo histórico de la flotación…………………………………………………...42
2.8 El papel del experimento en la construcción del conocimiento escolar…….……...…48
3. METODOLOGÍA………………………………………………………………...…..49
3.0 Objetivos ……….………………………………………………………………...…..49
3
3.1 Los instrumentos de recolección y análisis de información…………………….….…50
3.1.1 El cuestionario de preguntas abiertas…………………………………………….…50
3.1.2 Análisis de contenido aplicado a textos……………………………………….…….51
3.1.3 Las redes sistémicas aplicadas a los cuestionarios de preguntas abiertas y el análisis
de textos…………………………………………………………………………….……..53
3.1.4 Matriz de cruce de información……………………………………………………..53
3.2 Población y muestra…………………………………………………………………..53
3.3 Desarrollo metodológico……………………………………………………………...54
3.3.1 Las preguntas del cuestionario…………………………………………………...…55
3.3.2 El análisis de contenido……………………………………………………………..57
3.3.2.1 Estructura utilizada para el análisis de contenido…………………………….…...57
3.3.2.2 Los textos universitarios utilizados para el análisis de contenido…………….…..58
3.3.3 La red sistémica aplicada al análisis de textos………………………….……...…...63
3.3.3.1 Plantilla de registro de datos de la red sistémica aplicada al análisis de textos.….64
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS…………………………………………………..……66
4.1 Cuestionario de preguntas abiertas……………………………………………………66
4.2 Análisis de contenido a libros de texto universitario…………………………...……..68
4.3 Ideas acerca de la flotación extraídas desde la historia del concepto………….……71
4.4 Triangulación………………………………………………………………………….72
4.5 El diseño del experimento…………………………………………………...………..74
4.6 Evaluación…………………………………………………………………...………..81
5. CONCLUSIONES Y PROSPECTIVAS………………………………..…..……….87
5.1 Conclusiones generales……………………………………………………...………..87
5.2 Conclusiones específicas……………………………………………………………...88
6. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………...90
7. ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………….95
8. ÍNDICE DE TABLAS ……..……………………………………………………..….96
9. ÍNDICE DE ANEXOS………………………………………………………………..96
10. ANEXOS……………………………………………………….…………………….97
4
RESUMEN
La presente investigación, vista desde una perspectiva sociocultural del conocimiento, trata
asuntos relacionados con la relación enseñanza – aprendizaje de las ciencias. Lo anterior,
surge en virtud de las dificultades que han supuesto las formas tradicionales de enseñanza,
la ciencias se presenta como un cúmulo de verdades irrefutables, con maestros a los cuales
tampoco se les puede refutar ya que ellos “enseñan las verdades” de la ciencia y con un
sistema educativo secularizado bajo los paradigmas por los cuales se han regido. Mucho se
ha debatido acerca de cuál es la mejor manera de enseñar ciencias naturales y cómo hacerle
frente a la situación bosquejada arriba y, en medio de ese debate surgen una serie de
interrogantes, por ejemplo ¿Cómo inciden en los procesos de enseñanza – aprendizaje las
ideas que el estudiante ya trae consigo y que hacen parte del cúmulo de conocimientos
como producto de las experiencias de su vida? o ¿Cuál es la noción de ciencia que trae
implícito el libro de texto científico? y ¿Cómo esa noción de ciencia determina la imagen
que de ella se proyecta en todos los niveles de educación científica? Estas interrogantes
traen a colación dos elementos fundamentales a tener en cuenta en el acto educativo: El
conocimiento común y el conocimiento científico y la relación que existe entre ellos. De
manera transversal están el uso de la historia y epistemología de las ciencias y la
experimentación en ciencias naturales.
Estas dos últimas cumplen un papel importante dentro de esta relación, la historia y
epistemología de las ciencias brinda elementos base sobre los cuales se generan los
conceptos científicos, desde el mismo momento en que se inscriben históricamente hasta la
manera en que se concibe en la actualidad; así mismo, la experimentación para la
enseñanza de los conceptos científico es de vital importancia si se toma en cuenta que la
experimentación en ciencias naturales es una de las bases de sustentación de las teorías, ya
que por medio de esta se refuta o se comprueba su veracidad, sirve como base de
conocimientos para la generación de teorías y en el mejor de los casos genera
conocimientos de la mano de la teoría como elementos complementarios uno del otro.
Desde esa perspectiva esta investigación será desarrollada bajo un enfoque cualitativo y
desde allí, se abordan los siguientes aspectos: la relación del conocimiento común con el
5
conocimiento científico, este último, representado en los libros de texto, el papel de la
historia de las ciencias con relación a la construcción de los conceptos científicos –para este
caso, la flotación- y, el papel del experimento en la construcción del conocimiento. De allí
que su propósito es construir experiencias escolares como relacionantes entre conocimiento
común y conocimiento científico, de tal manera que brinde alternativas para la enseñanza,
aprendizaje y evaluación (E-A-E) de los conceptos relacionados con la flotación. Para esto
se analiza por un lado, las concepciones que los estudiantes de grado décimo de una
institución local tienen sobre el concepto en cuestión, antes de ser instruidos por el maestro,
para obtener pistas que permitan interpretar el mundo conceptual del estudiante; con la
ayuda de un cuestionario de preguntas abiertas, se indaga sobre algunas situaciones dela
vida cotidiana en las que se encuentra de manera implícito el fenómeno de la flotación y
otros conceptos relacionados como densidad, empuje y superficie de sustentación, los datos
suministrados por el cuestionario se recoge en redes sistémicas para luego analizar desde
las categorías obtenidas el conocimiento que poseen los estudiantes antes de la instrucción.
Luego de eso, se analizan algunos textos de corte universitario de física y química
utilizados en la enseñanza de la flotación; esto último, se asumirá como conocimiento
científico Por medio de un análisis de contenido a textos, se recopilan los datos y con una
red sistémica se categorizan los elementos hallados de tal manera que ello refleje lo que los
textos muestran. Por otro lado, se realiza un desarrollo histórico - epistemológico de la
flotación, tomando como base los trabajos de Arquímedes y Pascal, ya que es en ellos en
quien recae la fundamentación del concepto. Para ello se ha recurrido a los libros de texto
históricos de tal manera que ellos muestren los acontecimientos de una manera más crítica
y más cercana al contexto en el cual se desarrolla la construcción del concepto a través del
tiempo. Con los resultados obtenidos en los tres análisis anteriores, se realiza un cruce de
información de tal manera que permita obtener elementos para pensar en cómo diseñar y
desarrollar experimentos sobre flotación. Estos experimentos deberán estar fundamentados
en las ideas que los estudiantes tienen sobre flotación antes de la instrucción, lo que los
libros de texto científico promulgan y lo que la historia de las ciencias aporta. Las
experiencias escolares destinadas a la enseñanza de la flotación cuya base son los aspectos
mencionados arriba permitirán por un lado, que el estudiante tenga un contacto muy
cercano con el fenómeno, que lo manipule y saque conclusiones propias como producto de
6
lo que ha observado y, que construya el concepto por medio de la manipulación de
variables, de esta manera se le está dando importancia no solamente al hecho de enseñar de
una forma alternativa sino que se estará inscribiendo en el estudiante un interés por las
ciencias naturales.
PALABRAS CLAVE: Conocimiento común, conocimiento científico, historia de las
ciencias, experimentación, flotación.
ABSTRACT
This research, from a sociocultural perspective view of knowledge, addresses the problem
of the relationship teaching - learning science. The above problem arises under the
difficulties brought about by the traditional forms of education, science is presented as a
mass of irrefutable truths, with teachers who also can not refute them because they "teach
the truths" of the science and a secularized education system under the paradigms by which
they have governed. Much has been debated about what is the best way to teach science,
and how to deal with the situation outlined above and in the midst of this debate raises a
number of questions, such as How to affect the teaching - learning the ideas that the student
already brings with it and are part of the body of knowledge as a product of the experiences
of your life? o What is the notion of science that brings implicit scientific textbook? and
How is this notion of science determines the image that it projects at all levels of science
education? These questions bring up two key elements to consider in the educational
act: The common knowledge and scientific knowledge and the relationship between them.
Transversely are using history and epistemology of science and experimentation in the
natural sciences.
The latter two play an important role in this relationship, the history and epistemology of
science provides basic elements on which scientific concepts are generated, from the
moment they are historically enroll up the way it is conceived today ; Likewise,
experimentation for teaching scientific concepts is of vital importance if one takes into
account that experimentation in the natural sciences is the support base of the theories,
7
since by this is refuted or confirmed true, It serves as a knowledge base for generating
theories and the best hand generates knowledge of theory as complementary to each other.
From that perspective this research will be developed under a qualitative approach and
from there, the following issues are addressed: the relationship of common knowledge with
scientific knowledge, the latter represented in textbooks, the role of the history of science
with relation to the construction of scientific concepts -for this case, the flotación- and the
role of the experiment in the construction of knowledge. Hence its purpose is to build
school experiences as relacionantes between common knowledge and scientific knowledge,
so as to provide alternative teaching, learning and assessment (E-A-E) of the concepts
related to flotation. For this is analyzed on the one hand, conceptions that sophomores have
a local institution on the concept in question, before being instructed by the teacher, for
clues to interpret the conceptual world of the student; with the help of an open-ended
questionnaire, we inquired about some situations dela everyday life that is implicit the
phenomenon of flotation and other related concepts such as density, drive and airfoil, the
data supplied by the questionnaire It stated in systemic networks and then analyze the
categories obtained from the knowledge possessed by students before instruction. After
that, some college texts cutting physics and chemistry used in teaching are analyzed
flotation; the latter, it will be assumed as scientific knowledge Through a content analysis
of texts, data is collected and with a systemic network elements found in such a way that it
reflects what the texts are categorized show. On the other hand, a historical development is
done - epistemological flotation, based on the works of Archimedes and Pascal, since it is
they who bears the foundation of the concept. To this end, it has used the historical text
books so that they show the events of a more critical and closer to the context in which the
construction of the concept is developed over time way. With the results obtained in the
three previous analyzes, crossing information so that to obtain elements to think about how
to design and conduct experiments on flotation is performed. These experiments should be
grounded in the ideas students have about buoyancy before instruction, what scientific text
books promulgated and what the history of science provides. School experiences aimed at
teaching the waterline base are the aspects mentioned above allow one hand, that the
student has a close contact with the phenomenon, which handle and remove own
8
conclusions as a result of what has been observed and, to build the concept through
manipulation of variables, so he is giving importance not only to the fact teach an
alternative way but you will be enrolling in the student an interest in the natural sciences.
KEY WORDS: Common knowledge, scientific knowledge, history of science,
experimentation, flotation.
9
PRESENTACION
Entendiendo que una de las preocupaciones que siempre se ha tenido dentro del ámbito de
la educación en ciencias naturales, es la enseñanza, aprendizaje y evaluación de los
conceptos científicos, de allí que la presente investigación, se lleva a cabo como un aporte a
los mencionados procesos. En el sentido anterior, vemos cómo van creciendo las diferentes
maneras de asumir dicha preocupación. En este caso se muestra la importancia de los
procesos en mención teniendo en cuenta aspectos importantes como: Lo que el estudiante
tiene en su mente antes de la instrucción, lo que plantean los textos de carácter científico y
los aportes de la historia y epistemología de las ciencias. El análisis de lo anterior brindará
elementos para el diseño y desarrollo de estrategias para la enseñanza de los conceptos
científicos. Por otro lado, aumenta la tendencia al uso de la experimentación como
estrategias para la enseñanza de las ciencias naturales, lo que hace pensar en cómo utilizar
los hallazgos de la investigación (ideas de los estudiantes, los textos científicos y la historia
y epistemología de las ciencias) para el diseño y desarrollo de estrategias didácticas
relacionadas con las prácticas experimentales en la enseñanza de las ciencias. Ya en un
trabajo de investigación anterior sobre hidrostática se utilizó los libros de texto científico y
la historia y epistemología de las ciencias para la enseñanza de la presión atmosférica, lo
que condujo a adentrarnos en el campo de la física y desde allí abordar fenómenos
relacionados con la presión de los líquidos. De la misma manera, este trabajo de
investigación se centrará en el fenómeno físico de la flotación para desde allí explicar
algunos conceptos relacionados como, la densidad de líquidos y sólidos, el empuje bajo el
Principio de Arquímedes, la superficie de sustentación, entre otros, necesarios para
entender el fenómeno de la flotación. Se utilizarán herramientas de recolección de
información como el cuestionario de preguntas abiertas y el análisis de contenido y, los
instrumentos de análisis de información como las redes sistémicas aplicadas a los
cuestionarios y los análisis de contenido.
El análisis de los resultados llevará a pensarse en cómo abordar el fenómeno de la flotación
y es aquí en donde cobran importancias la experimentación sobre el concepto en cuestión.
Tal experimentación se realizó con estudiantes de grado décimo, con ellos se logró una
10
serie de actividades que conllevaron a cambiar su esquema conceptual sobre ese concepto y
adquirieron otros de gran importancia para la comprensión del mismo.
Los resultados muestran que el uso de la experimentación escolar es fundamental si lo que
se quiere es que el estudiante tenga una conexión directa entre el fenómeno observado y la
compresión de las leyes naturales que lo fundamentan, de esa manera habrá una íntima
relación entre el conocimiento adquirido y la realidad.
Como vemos, la investigación arroja elementos para la mejora de la enseñanza en ciencias
naturales, las cuales podrán ser utilizadas por cualquier docente en pro de lograr avances en
el aprendizaje de los conceptos científicos.
11
1. EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del Problema
Los problemas que se presentan dentro de la relación enseñanza-aprendizaje de las ciencias,
han tenido sin lugar a dudas un papel estelar dentro de los debates que sobre la educación
se hacen desde los diferentes niveles de intelectualidad- universidades, congresos,
12
seminarios, etcétera-. Inmersos a la mencionada relación están dos conceptos sustanciales,
el conocimiento común y el conocimiento científico. Dos maneras totalmente distintas de
ver el mundo y así mismo dos maneras de entenderlo. En primera instancia pareciera que
entre ellos no existe relación alguna (o talvez es lo que se ha venido pensando a través del
tiempo dentro de la escuela), tal forma de entender el acto educativo aún persiste y es difícil
de romper; sin embargo, cada día crece la tendencia a pensar que hay relaciones entre ellos.
Hoy por hoy, es claro que entre estos dos elementos conceptuales existen relaciones, en
virtud de que no se puede comprender los fenómenos naturales sin apelar a los dos tipos de
conocimiento
Dichos análisis evocan las principales tendencias de pensamiento, en las que predominan:
- Las posturas clásicas en las que establecen dentro de la relación mencionada, una manera
unidireccional de ver el problema, es decir desde el maestro hacia el estudiante. Esta forma
de ver el asunto le da al maestro, un “status” que lo pone frente al estudiante en un nivel
más elevado; en ese sentido, el estudiante interviene de manera pasiva frente a la
transmisión del conocimiento y es el maestro junto con los libros de texto los que se
encargan de transmitir las verdades de la ciencia. El estudiante solo se limita a recibir ese
conocimiento sin ninguna intervención por parte de él. Esta escuela, llamada positivista,
genera de plano separaciones marcadas con otro tipo de conocimiento, el del sentido
común, el que posee el estudiante - y el mismo maestro -, tal tendencia es secular y aún hoy
en día se ve como esta influye en la escuela. Sobre esta separación existe una rica literatura,
la cual será ampliada ulteriormente. Ahora bien, la flotación no escapa a esta forma de
presentar los conceptos científicos; es así, como los libros de texto académicos revelan lo
anteriormente mencionado. Sobre esto, Sánchez (2008), en un análisis que hace de los
textos de química y física universitaria, muestra entre otras cosas, la poca o nula relación
entre los dos tipos de conocimiento y esto se ve evidenciado en la ausencia de ejemplos
relacionados con la vida cotidiana o con las ideas previas del estudiante y a su vez la
carencia de una experimentación que relacione lo que el estudiante ya sabe con los
conceptos científicos. Lo anterior supone una dificultad en al aprendizaje de dichos
conceptos como se menciona arriba.
13
Frente a este problema, surge la historia y la epistemología de las ciencias para tratar de
aportar en su solución. Diversos autores se manifiestan tratando de encontrar en ella, la
manera de re-construir los conceptos científicos y sobre una base epistemológica plantear
alternativas para la enseñanza, aprendizaje y evaluación de las ciencias experimentales.
Una de ellas, la perspectiva sociocultural de las ciencias, considera que “…no se puede
desconocer que hay una sociedad que nos determina y la cual nosotros determinamos, esta
relación biunívoca no es universal, es relativa al contexto social y las problemáticas surgen
de las necesidades personales pero en el ámbito social que nos implica.” (García, 2009)1
Lo que quiere decir que los saberes se construyen con base en las necesidades que el
contexto le apremie, de esta manera el conocimiento científico ya no está separado del
conocimiento común, sino que ambos se construyen en la medida en que la sociedad lo
necesite.
Dentro de esta línea de pensamiento, surge la experiencia escolar y el experimento como
puente de unión entre los dos tipos de saberes; sin embargo la experimentación en las
ciencias y en ese mismo sentido en el aula, tiene rasgos que lo enmarcan dentro de escuelas
de pensamiento ya sea positivista o tradicional en donde este está subordinado a la teoría ya
sea para refutarla o comprobarla, otras en donde el experimento hace a la teoría –
concepciones empirista o baconianas- y aquellas posturas relativistas de la ciencias en
donde el experimento está en un mismo nivel que la teoría y entre ambos se complementan.
Volviendo a la línea de pensamiento-la perspectiva sociocultural del conocimiento-, vemos
en la experimentación una función esencial en la construcción del conocimiento. Cuando se
experimenta desde esta concepción, la experiencia ya no se centra solo tratar de demostrar
algún aspecto teórico relacionado con el fenómeno sino que supone ahora una experiencia
del sujeto que intenta construir un nuevo conocimiento. Esa experiencia le permite
reflexionar sobre lo que está evidenciando por medio del experimento, de esta manera le da
sentido a la naturaleza del fenómeno y a su necesidad – social - de conocer. A través de esta
forma de ver la experimentación, se trata de llegar a representar la realidad, aquella que a
simple vista no se puede llegar a entender. De allí que las verdades construidas serán la
mejor representación de la verdad. Esta forma de representación por medio del
1 Página 29
14
experimento, necesitará de un lenguaje con el cual dar razón de esa verdad y de esa manera
poder darle sentido al conocimiento adquirido. Ahora bien, esbozadas las bases de esta
investigación veremos cómo se llevará a cabo el propósito de diseñar y desarrollar
experimentación en el aula para la enseñanza de la flotación. Esto último se realizará por
medio de la secuencia de actividades siguiente: se analizará la relación entre el
conocimiento común y el conocimiento científico; el primero de ellos, en función de las
ideas que poseen los estudiantes antes de la instrucción y el segundo, representado en los
libros de texto; seguido a esto se analizará el papel que juega la historia de las ciencias con
relación a la construcción de los conceptos científicos –para este caso, la flotación-. Con los
insumos anteriores se extraerán elementos que servirán para el diseño y desarrollo de
experiencias escolares, de tal manera que permitan un acercamiento entre el conocimiento
común y conocimiento científico, y así brindar alternativas para la enseñanza, aprendizaje y
evaluación (E-A-E) de los conceptos relacionados con la flotación. Las experiencias
escolares permitirán que el estudiante tenga un contacto directo con el fenómeno, manipule
variables y saque sus propias conclusiones como resultado de lo observado; esto le
permitirá construir el concepto por medio de la manipulación de variables y la comprensión
de la relación existente entre ellas y así se le está dando importancia no solamente al hecho
de enseñar de una forma alternativa sino que se estará inscribiendo en el estudiante un
interés y gusto por las actividades científicas.
1.2 La pregunta problema
Los argumentos expuestos sobre la separación entre conocimiento común y conocimiento
científico-poniendo al libro de texto como representante de este último-, el uso de la
historia de las ciencias en la construcción de los conceptos científicos y el papel del
experimento en la mencionada relación, permiten plantear la siguiente pregunta de
investigación:
¿Cómo la historia y la epistemología de las ciencias, las ideas previas de los
estudiantes y los libros de texto contribuyen a la construcción de experiencias
escolares con respecto a la flotación, de tal manera que permitan un acercamiento
entre el conocimiento científico y el conocimiento común en el ámbito de la relación
enseñanza – aprendizaje – evaluación de las ciencias naturales?
15
1.3 Justificación
Existen dos aspectos que justifican este proyecto de investigación, a saber:
1.3.1 Los aportes de la historia y epistemología de las ciencias en la
construcción de los conceptos científicos y su uso en la enseñanza de las
ciencias
La historia de las ciencias
Frente a esto, existe diversidad de autores que prestan atención a su importancia, en virtud
de que esta brinda elementos que se pueden tomar en cuenta en la enseñanza de los
conceptos científicos, los cuales son construcciones mentales creadas para representar los
diferentes fenómenos naturales; el análisis de la manera cómo se realiza tal construcción, su
desarrollo histórico y sus implicaciones en los procesos de transformación social y cultural,
lo da historia y la epistemología de las ciencias. Así, los diferentes análisis que se realizan a
este respecto, permiten un acercamiento más directo y manejable a su naturaleza y
aplicación de los conceptos.
Zambrano (2003), considera que la historia del concepto viene a ser un componente
fundamental a la hora de establecer vínculos entre el contexto actual y el contexto histórico
inicial, base sobre el cual se desarrollan las ideas acerca delos fenómenos; esto permite
tener una información de la construcción del conocimiento, más cercano y acertado de los
hechos, por medio de la relación entre el contexto histórico actual y el contexto histórico
inicial. De igual manera, Zambrano plantea: “El concepto científico...es la base de los
procesos de enseñanza, aprendizaje y evaluación” y aclara diciendo: “...la concepción de la
enseñanza del conocimiento científico en relación con la investigación, implica reconocer
16
que la enseñanza de la práctica científica no es una enseñanza científica sino se hace
explícito el contexto, epistemológico, explicativo o teórico e histórico que ha producido
dicho resultado”. Página 221.
García (2009), le da una alta importancia a los procesos históricos en los que se construyen
los conceptos, está de acuerdo con las posiciones epistemológicas que ponen a la historia de
las ciencias (HC) como agente contextualizador de saberes; frente a esto menciona: “Por
supuesto que el uso de la HC …promueven el despertar del espíritu crítico del profesorado
y el estudiantado necesario para actuar en sociedad frente a los hechos en que la ciencia
está involucrada y atender a los requerimientos más acuciantes e irreversibles de la
interculturalidad…” 2
Estudios más recientes como el de García (2014), la relación entre la Didáctica de las
Ciencias y la Historia y Filosofía de las Ciencias se han convertido en un elemento
importante dentro del diseño y desarrollo de la ciencia escolar. En el estudio en mención
destacan algunos aspectos de la mencionada relación, a saber:
1. La creación de visiones más próximas a la que realmente se produce el
conocimiento científico y a la actividad científica misma, menos estereotipada, más
crítica y reflexiva de los problemas que la sociedad actual atraviesa.
2. Busca alternativas para que los docentes en formación se vincules de manera
permanente en Historia y Filosofía de las Ciencias y que esto se vea reflejado en su
quehacer docente
3. Propender por el adecuado diseño y desarrollo del trabajo experimental en el aula.
Lo mencionado anteriormente implica tener nuevas nociones y visiones de cómo enseñar
ciencias y de esa misma manera se verá reflejado tanto en los nuevos docentes como en la
manera como los estudiantes aprenden ciencias.
2 García, E., en Historia de la ciencia en textos para la enseñanza neumática e hidrostática.
Perspectivas Socioculturales. Universidad del valle. Colombia. Página 34
17
Otra manera de ver el asunto lo proponen Sales, et al (2015), quienes ven el uso de la
historia y la filosofía de la ciencia como una herramienta para desarrollar las habilidades de
argumentación de manera crítica y reflexiva en los estudiantes. Desde una postura
toulminiana, establece algunos aspectos que desde la historia y filosofía de la ciencia
pueden ser abordados, uno de ellos es la argumentación en ciencias naturales, tomando en
cuenta que las ciencias compiten entre sí, por medio de la argumentación. Los argumentos
que se realizan a la luz de los aportes de la historia y filosofía de la ciencia pueden tener
más coherencia y por consiguiente más posibilidades de ser aceptado, esto en últimas
beneficia al estudiante.
1.3.2 La separación marcada entre el conocimiento común y el conocimiento
científico.
La ciencia muestra su conocimiento como verdades irrefutables y universales; esta misma
visión positivista de la ciencia se refleja en la escuela en donde el maestro que, entre otras
cosas, tiene un status que le permite decir “yo poseo la verdad y tú como estudiante solo
debes aprenderla”, presenta los conceptos científicos como la verdad que hay que saber.
Esta posición positivista descarta toda posibilidad de intervención del estudiante desde lo
que ya conoce, es decir desde sus ideas previas. Con respecto a esto, Pozo (1987), cree que
los conceptos científicos basados en la lógica de sus propias disciplinas, en la mayoría de
los casos no corresponde a la noción que puedan tener los estudiantes acerca de un
concepto, de allí que sea necesario tener en cuenta cuáles son las características del
conocimiento común y el conocimiento científico.
Sánchez (2008), referenciando a Furió (1983, 1993) considera que el docente desconoce y
omite las ideas previas que los estudiantes poseen sobre los conceptos científicos y que esto
redunda en la gran persistencia de los errores conceptuales. Por lo tanto, se presenta una
eficacia muy limitada de la enseñanza de los conceptos científicos debido a la escasa
atención por parte del profesorado a las ideas previas del alumnado. Por otro lado Candela
(2003), -citado por Sánchez- refiriéndose a la posición que el profesorado tiene frente a la
enseñanza, en la cual establece como “versión correcta” la que él imparte a sus alumnos,
invalida cualquier propuesta que no coincida con su versión y resta de manera contundente
18
toda versión que surja de las ideas previas del estudiante, coincidiendo con lo mencionado
al inicio de este apartado.
Los libros de texto van en la misma línea, siendo los que exponen la teoría, los ejercicios
para resolver los problemas relacionados con esa teoría y las soluciones a esos problemas,
ponen a la ciencia como algo acabado que no deja lugar a modificaciones salvo por la
misma ciencia y su método. García (2009) realiza un análisis de la retórica de los libros de
texto universitarios, en donde pone de manifiesto, cómo el lenguaje y la manera de
representar los conceptos llevan consigo una intención oculta bajo una retórica. Tal
intención es la de poner a la ciencia como la hacedora de verdades absolutas y universales.
Esta característica de los textos universitarios es contrarrestada con las concepciones que
plantea Guidoni -citado por García (2011)-, con respeto a la construcción de conocimientos
en la que pone sobre un mismo plano la experiencia, el conocimiento y el lenguaje; con
respecto a esto, considera que la relación entre estos tres aspectos, proporcionan una buena
comunicación de los conceptos científicos.
19
1.4 Antecedentes
1.4.1 Antecedentes relacionados con la experiencia en el aula, algunos conceptos de
la flotación y la relación conocimiento común-conocimiento científico.
En vista de que uno de los pilares de esta investigación está relacionado con la experiencia
en el aula, es conveniente recoger trabajos que vayan en ese sentido; así, tenemos a García
et al (2004), quienes realizan un trabajo de investigación en donde se proponen a partir de
situaciones de la vida cotidiana, la construcción de conocimiento científico con respecto al
agua, para lo cual, lo relacionan con las disciplinas de la biología, la química, la física y la
educación ambiental; con un lenguaje no tan técnico, trata de lograr un acercamiento hacia
la comprensión del concepto en cuestión. En el caso de la biología, resalta la importancia
del agua para el hombre como un elemento fundamental en la hidratación del cuerpo; en
química, se aborda el agua en la digestión humana como la sustancia fundamental que
permite la disolución de muchos de los nutrientes, sin la cual no se podría el proceso
mencionado; en física el fenómeno de la flotación, que se aborda desde algunos elementos
tomados del análisis histórico y epistemológico del concepto, pasando por el principio de
Arquímedes y el fenómeno de la densidad y, los aportes de Pascal, como el equilibrio de los
líquidos y la relación existente entre el empuje y la superficie de sustentación; en educación
ambiental, tal como los autores lo conciben, trata la conservación del agua como recurso
natural que permite que se den la mayoría de los procesos biológicos. Los cuatro aspectos
sobre la importancia del agua son vistos desde una perspectiva sociocultural del
conocimiento. Aquí cabe resaltar que en cuanto a la flotación, se menciona como una
herramienta útil para la enseñanza de los conceptos científicos, la experimentación, de allí
que se realizan algunas propuestas de cómo abordar el concepto a partir de algunos
experimentos y de esa manera relacionarlos con el evento cotidiano de la flotación.
20
Tortosa Moreno y otros (2005) quienes realizan tres experimentos de química en el aula. El
primero de ellos tiene que ver con el estudio de la ebullición de líquidos no acuosos y de
uso común como la acetona y el etanol, los otros dos analizan cómo por medio de la presión
se puede determinar la masa molar de un líquido y la variación de la velocidad de reacción
por medio de la formación de uno los productos.
Este trabajo se relaciona con esta investigación en dos aspectos:
El primero tiene que ver con el uso del concepto presión (en este caso presión neumática)
para determinar otras variables como punto de ebullición de un líquido no acuoso y
velocidad de reacción; aquí se utiliza la variación de la presión como indicadores de la
existencia de las otras variables mencionadas.
El segundo aspecto tiene que ver con la importancia que los autores le dan a la experiencia
en el aula. Para ellos es importante las clases de ciencias en la que se combina la enseñanza
tradicional y las nuevas tecnologías; entre otras cosas, mencionan que las experiencias
propuestas por el maestro deben estar contextualizadas de la manera más cercana posible al
entorno emocional del alumno, de tal manera que se desarrollen actividades adecuadas que
le permitan adquirir destreza en la expresión oral o escrita de los experimentos realizados
en clase; todo ello para tratar de dar una aproximación más constructivista de la enseñanza
de las ciencias.
Delgado, et al (2005), realizaron un trabajo relacionado con el concepto presión
manométrica. Considerando que el mencionado concepto es fundamental para entender la
estructura macroscópica de la materia, se proponen desarrollar y optimizar una unidad
didáctica experimental para introducir el concepto presión y entender el funcionamiento del
manómetro de columna en U abierto, aplicado a los estudiantes del nivel superior en los
que la evaluación permita regular el proceso enseñanza-aprendizaje y el fomento de un
lenguaje en el aula para la reconstrucción del conocimiento científico. La enseñanza del
concepto presión se realiza dentro del curso Termodinámica de nivel superior, donde los
autores consideran de suma importancia el buen manejo de los instrumentos de medición de
presión. Por otro lado piensan que es importante tener en cuenta las ideas previas que los
estudiantes tienen sobre algunos fenómenos cotidianos sobre presión y que se desarrollan a
través de sus experiencias; en este punto consideran que presentarles (a los estudiantes)
21
nuevas experiencias, relacionarán lo que ya saben con el conocimiento nuevo, para darle
sentido para la construcción de significados, participando así de la construcción de su
propio conocimiento. El desarrollo de su trabajo es basado en la realización de cuatro
experimentos por parte de los estudiantes, en donde la estrategia Predicción-Observación-
Explicación (POE) es el eje, utilizando instrumentación casera (botellas, huevos, cocidos,
harina, etcétera). El trabajo en mención se relaciona con este, por medio del concepto
presión manométrica, ya que deriva de la presión como concepto físico presente el
fenómeno de la flotación. Por otro lado trata de proponer experiencias nuevas que serán
ligadas las experiencias ya presentes en el estudiante para construir el propio conocimiento
del estudiante; siendo la experiencia crucial dentro de este proceso; de allí la pertinencia
con esta investigación, ya que brinda alternativas para el uso del experimento en el aula,
además de pretender un acercamiento entre los conocimientos común y científico.
García (2005), realiza un trabajo donde por medio de la experimentación a micro-escala,
propone estrategias de evaluación de un aprendizaje significativo de las ciencias
experimentales. El autor considera que las enseñanzas prácticas constituyen una parte muy
importante del aprendizaje, porque por medio de estas el estudiante entra en contacto con
los métodos experimentales, los cuales a su vez permiten una mejor comprensión de los
conceptos. Propone desde una postura antagónica con los métodos clásicos de enseñanza
(aprendizaje de conceptos abstractos memorísticamente), la comprobación personal de los
hechos, en los cuales el experimento cobra relevancia. Así mismo, ve en la experimentación
en el aula una manera de desarrollar en los maestros el entusiasmo por las técnicas
experimentales y estimular la curiosidad del alumno en pro de desarrollar una actitud crítica
en la valoración de los resultados.
Para llevar su proceso utiliza el experimento: Electrólisis de una sal en disolución acuosa
(yoduro de potasio) a micro-escala. El trabajo en mención se relaciona con esta
investigación en que se concibe las enseñanzas prácticas como un componente de suma
importancia dentro de la enseñanza-aprendizaje de las ciencias experimentales, de allí que
adquiera relevancia debido a que por medio de las experiencias se puede lograr por un lado,
un acercamiento entre el sujeto y el objeto dentro del trabajo en el aula y por otro, una
22
aceptación por parte del estudiante de aquellos conocimientos en los que las maneras
tradicionales de enseñanza fracasaron.
Malagón, J. Ayala, M. y Sandoval, S. (2011), realizan una compilación de escritos cuya
finalidad es poner al experimento en relación con la construcción de magnitudes, de tal
manera que esta relación proporcione elementos para hacer propuestas significativas y
contextualizadas en las clases de ciencias. Entre otras, la tendencia que enmarca su trabajo
es la de pensar que la actividad experimental está íntimamente relacionada con la
construcción y comprensión de los problemas y los fenómenos que se dan en el contexto
del aula. Lo hacen teniendo en cuenta que desde el análisis epistemológico, el experimento
ha tenido su “status” dependiendo de la concepción filosófica que se tenga sobre ciencia; ya
sea desde una postura en la que este está subordinado a las teorías para comprobarlas o en
la que el experimento hace a la teoría. Los autores plantean que el experimento debe estar
en el mismo nivel de importancia con la teoría.
Crujeiras (2015), enmarcado dentro de lo que ella llama “el aprendizaje de las ciencias
como un proceso de socialización dentro de la cultura científica”3, ve a las practicas
experimentales como una oportunidad para despertar el interés por la participación del
estudiante en las prácticas científicas, consecuencia de ello, es que éste construye
conocimiento científico, además que comprende por qué se construye, se analiza y se
evalúa por medio de unos métodos precisos y propios de la ciencias. Una de las bondades
de este tipo de aprendizaje es como lo menciona la autora: “El enfoque del aprendizaje
basado en las prácticas guarda relación con el desarrollo de las competencias científicas, ya
que ambas implican el desarrollo de operaciones similares”4, lo que implica que las
prácticas científicas llevadas a cabo en el seno de la comunicada científica son similares a
las que se llevaría a cabo en el aula, el científico ya ha desarrollado unas competencias y las
sigue desarrollando, el estudiante lo hace en la medida en que tiene contacto con este tipo
de prácticas. Como vemos, el interés de esta investigación se centra en las prácticas
experimentales para la enseñanza de la flotación, debido a que por medio de ella se logra
desarrollar las competencias científicas necesarias para que este logra avanzar en otros
niveles de desarrollo personal en sociedad.
3 Página 1
4 Página 2
23
1.4.2 Antecedentes sobre el uso de la historia y epistemología de las ciencias.
Desde la historia podemos citar a Aristóteles (1995), traducción de Guillermo de Echandía,
en el cual se presentan las primeras explicaciones sobre fenómenos de la presión
hidrostática como el movimiento o el ascenso de líquidos. Aristóteles plantea básicamente
que los cuerpos tienen la tendencia natural a ocupar espacios –fenómeno al que denominó
presión-,el agua y la tierra hacia abajo y el aire y el fuego hacia arriba. Además, plantea la
teoría del horror al vacío, según la cual la naturaleza aborrece el vacío.
Mora y otros (2007), realizan un desarrollo histórico para poner de manifiesto cómo la
proporcionalidad ha sido fundamental en el desarrollo histórico de las Ciencias, entre ellos
los procesos de matematización desarrollados por Arquímedes, más específicamente, en
sus tratados Sobre Cuerpos Flotantes.
Evangelista Torricelli (1644), quien escribe algunas cartas a científicos reconocidos de la
época (Entre ellos Miguelangelo Ricci) para validar sus nuevas ideas sobre el aire.
Torricelli contradice la teoría de Horror al vacío y plantea la idea de que la presión
atmosférica es igual al peso de toda la columna de aire que se sitúa encima de nosotros; en
otras palabras, consideraba que estamos sumergidos en un mar de aire.
Elena (1984) escribe una traducción del libro de Blaise Pascal: “Tratado de Neumática”
desde el cual explica fenómenos naturales con líquidos, utilizando jeringas, tubos, el aire y
agua y de esa manera explica la naturaleza de la presión en los líquidos. Trabaja también,
para contrarrestar la idea del vacío y trata de convencer a sus contradictores mediante
experiencias realizadas con vacíos.
Solís (1985) traduce el libro “Física, química y filosofía mecánica” de Robert Boyle, escrito
en el siglo XVII, en el cual construye la idea depresión como un estado y hace la analogía
del aire como un resorte. Además, utiliza una máquina llamada “Bomba Neumática” para
tratar de validar el conocimiento construido. De este modo convirtiéndose en uno de los
padres de la tecnología.
24
Los escritos de estos autores son la fuente histórica base para realizar la construcción de la
flotación; los conceptos que serán tratados dentro de ésta son la flotación, el principio de
Pascal, la presión del aire -llamada presión atmosférica-, la presión neumática y en ese
sentido las relaciones presión atmosférica-altura, relación presión-volumen.
Por último mencionaré a García, E (2009), quien realiza un estudio sobre la mecánica de
fluidos, tomando como base la historia y epistemología de las ciencias. En este trabajo,
hace un recorrido por los diferentes estadios de construcción histórica de los conceptos de
la mecánica de fluidos como presión hidrostática, presión neumática, presión atmosférica,
entre otros; utiliza el desarrollo histórico en mención para hacer una propuesta pedagógica
en los textos de enseñanza desde una perspectiva histórica. En su libro, parte de los
referentes teóricos que soportan el uso de la historia en la enseñanza de los conceptos
científicos y en ese mismo sentido realiza sus análisis desde la epistemología de las
ciencias. Comienza su recorrido histórico partiendo de las concepciones del vacío de la
edad antigua, en donde realiza un análisis de cómo el vacío hace parte de un problema
epistemológico que atraviesa las concepciones de los pensadores antiguos, el papel que
juegan Galileo, Pascal y Torricelli sobre este problema y, la serie de experimentos que
sobre el fenómeno se realizaron. Luego entra al campo de la hidrostática, donde los trabajos
de Pascal cobran importancia; aquí, se trabaja el equilibrio de los líquidos tomando como
base el problema fundamental del equilibrio estudiado por los antiguos, para luego
desarrollar el Principio de Pascal y la flotación de los cuerpos. Enseguida aborda la
neumática partiendo del estudio del comportamiento del aire tratado en la antigüedad, para
finalmente realizar establecer la Ley de Elasticidad del Aire con Boyle. La relación que este
antecedente guarda con esta investigación se basa en tres aspectos:
a. Aborda el problema de la enseñanza de las ciencias desde las concepciones filosóficas
del conocimiento científico, en el que discrimina las dos tendencias imperantes: la
ciencia positiva y la ciencia relativista, de cuyo distanciamiento da razón la escuela. El
autor ve a esta última, como una perspectiva sociocultural de construcción del
conocimiento
25
b. El desarrollo que él hace de la mecánica de fluidos desde una perspectiva experimental,
la cual se evidencia a lo largos de toda su obra. Para el autor, el experimento es
fundamental para construir saberes en los que se dé sentido a las realidades
construidas. Este punto converge con lo expuesto en el apartado 1.3.1
c. El uso de la historia de las ciencias y de algunos aspectos de la filosofía historicista para
presentar la mecánica de fluidos y su enseñanza en la escuela.
1. MARCO TEÓRICO
26
2.1 El conocimiento común
El conocimiento común, aquel tipo de conocimiento que es diferente al conocimiento
científico, se adquiere por medio de las experiencias del diario vivir. Por ejemplo, desde la
postura de Popper (1967) vemos que a más del mundo número 3 del que se habló
anteriormente existe el mundo número 1 que es el mundo físico natural y, el mundo número
2 al que pertenecen los estados de conciencia o estados mentales y los estados
conductuales para actuar; estos estados pueden estar catalogados como el mundo subjetivo,
donde el yo sé o yo conozco, hacen parte de las estructuras mentales del individuo
(Popper, 1967), de allí que todo el conocimiento que proporciona este mundo o que deriva
de él, es el conocimiento común. Los estados de conciencia y las disposiciones para actuar
dependen en gran medida de la asimilación que el sujeto hace de su mundo subjetivo. Hay
que aclarar que existe una estrecha relación entre el mundo 1 y 2 y el resultado es que el
individuo interactúa y actúa en la medida que experimenta y absorbe este tipo de
conocimiento, dando como resultado toda una gama de tendencias y actitudes que en
últimas se verá reflejada en las concepciones que éste desarrolle acerca de cualquier
concepto.
Si comparamos los sistemas de organización intelectual del sujeto con los sistemas
epistémicos – paradigmas kunhianos- de la construcción del conocimiento científico, que
evolucionan con el tiempo y tienden a formas de organización más complejas (Moreno
1986), vemos que los sistemas de pensamiento tanto del niño como del científico, deben
ser estables ya que de otra manera tienden a desaparecer; esto permite decir: si para un
científico resulta difícil abandonar la estabilidad de su sistema epistémico como se planteó
inicialmente, en el niño resulta más difícil debido a su poca habitualidad con el ejercicio
intelectual del científico y por lo tanto más difícil el pretender que cambie repentinamente
su estructura de ideas previas en una o dos horas de clase. El conocimiento común que
posee el sujeto está enmarcado dentro del sistema de organización de ideas que cada sujeto
hace de su entorno y de sus experiencias, de allí la resistencia al reemplazo de un concepto
producto del conocimiento común por un conocimiento científico.
Otra manera de abordar el asunto es proponer que el conocimiento común o cotidiano, es
aquel que está representado por una manera muy particular de funcionamiento de la mente
27
humana, debido a que en la vida cotidiana, nadie hace preguntas y nadie responde por uno,
de tal manera que los modelos funcionan distintos a los del conocimiento científico (Soto,
2002). La ausencia de la conciencia de las relaciones en las cuales los conceptos adquieren
un significado, determinan los conceptos previos de los alumnos y no en el proceso mental
en el cual esos conceptos se conectan, esto último corresponde a la adquisición del
conocimiento escolar; de esta manera, el conocimiento común está estructurando la
conciencia del sujeto hasta que se lleve a cabo un proceso escolar donde esos esquemas
mentales sean modificados (Zambrano, 1998). El conocimiento común que poseen los
estudiantes por tanto, le corresponden aquellas estructuras mentales formadas a partir de las
experiencias cotidianas, sin intervención de ningún otro tipo de conocimiento. Tales
estructuras responden a la maneras como en niño interactúa con la realidad, ya sea social o
físico-natural.
2.2 El conocimiento científico
Definir qué es el conocimiento científico no es sencillo, debido a que existen diversas
posturas, las cuales están en función de las diferentes corrientes de pensamiento al cual
pertenecen. Algunos como Kuhn (1962), ven a este tipo de conocimiento como aquella
estructura de ideas que ha sido formada a partir de procesos previamente establecidos y que
son compartidos dentro de una comunidad determinada, enmarcada en lo que él denomina
paradigmas; todas las actividades que giran en torno a esos paradigmas, es lo que se conoce
como ciencia normal. La ciencia normal está sometida a una serie de factores que la
determinan como el contexto social, político, económico y cultural. Kuhn además propone
la idea de que estos factores inciden en las personas que ejercen la ciencia. Por otro lado,
cuando dentro de un paradigma se detecta una anomalía se presentan una tendencia a
pensar en otras ideas que ayuden a resolver dicha anomalía y si esta presenta dificultades de
resolución se genera el enigma, el cual permite al científico encaminar toda su vida a su
resolución; es así como se dan lo que él llamó “revolución científica” que muchas veces da
como resultado el cambio de paradigma. Estas ideas forman una línea de pensamiento que
lleva a repensar en lo que tradicionalmente se concebía como ciencia y de la imagen que se
tiene de ella, una ciencia acabada, proporcionadora de verdades irrefutables. Bajo esta
misma línea, la de Kuhn, se concibe la ciencia como un conjunto de ideas o propuestas
28
aceptadas por convención entre los científicos, estableciendo así lo que se conoce como
“esencia teórica pura”. Al estructurar coherentemente tales “teorías puras” se forman los
programas de investigación que en últimas será el conocimiento científico (Lakatos 1975).
Esto permite llegar a la conclusión de que tanto el conocimiento común como el
conocimiento científico, son dos concepciones distintas y antagónicas salvo el considerar
que el conocimiento científico parte de una serie de ideas estructuradas y aceptadas por una
comunidad determinada (Zúñiga, 1998). Pese a lo anterior, esta trabajo de investigación se
permite demostrar que existen relaciones entre ambos tipos de conocimiento como lo
veremos más adelante.
No obstante lo anterior, también se puede considerar que existen tres mundos o universos
dentro de los cuales está lo que se denomina el mundo número 3. Este es el mundo de los
contenidos objetivos del pensamiento, especialmente el de los pensamientos científicos,
poéticos y de las obras de arte. A este mundo pertenecen los sistemas teóricos, los
problemas y situaciones problemáticas, los argumentos de crítica y el contenido de las
publicaciones periódicas, libros y bibliotecas (Popper, 1967). No cabe duda de que el
conocimiento científico esta demarcado dentro del mundo número 3. Este tipo de
conocimiento es de carácter objetivo al ser expresado como una teoría, problema o
argumento objetivo; por lo tanto, es conocimiento sin cognoscente o conocimiento sin
sujeto que conoce, de allí que toda producción científica generada en este contexto es
objetiva. Esta manera de ver la ciencia, le da relevancia al Método Científico frente a otras
formas de pensar de obtención de conocimiento. También se cree que el conocimiento
científico combina la tradición escrita en la cual se recoge la síntesis de lo que se ha
construido anteriormente la cual se enriquece constantemente con los resultados de las
investigaciones y es la fuente principal de nuevos materiales para la formación de las
nuevas generaciones de científicos, la discusión racional para intercambiar argumentos en
pro del desarrollo de las ideas científicas anteriores, siempre apoyada de la tradición escrita
y una predisposición a predecir fenómenos y replantear teorías a la luz de los resultados de
la experiencia (Hernández, 1994). La creencia de que la ciencia es un “un cuerpo de ideas
que se caracteriza por ser un conocimiento racional, sistemático, exacto verificable y por lo
tanto falible” (Bunge, 1972) (Popper, 1995), se contradice con las ideas planteadas
inicialmente, ya que esta visión, establece una clara diferencia entre la ciencia formal
29
(ideal), dentro de las cuales están los sistemas de lógica formal y las matemáticas y la
ciencia fáctica (objetiva o material), las cuales abarcan las ciencias experimentales ya que
se basa en hechos. Sentadas algunas posiciones acerca de la naturaleza del conocimiento
científico, me posicionaré en aquellas que tienen alguna relación con el hecho de que este
tipo de conocimiento corresponde a una estructura de ideas convencionalmente aceptadas
por una comunidad (en este caso comunidad científica). Tal conocimiento representa el
conocimiento objetivo sin intervención del sujeto, ya que ha sido socialmente aceptada e
interiorizada en el seno de la comunidad.
2.3 El libro de texto científico.
No es necesario resaltar el hecho de que los libros de texto científico juegan un papel
sumamente importante en la formación intelectual de toda persona. Este tipo de libros tiene
unas características especiales, como la de trasmitir el conocimiento científico a los
estudiantes de los diferentes niveles de escolaridad, desde la primera infancia hasta los pos-
universitarios. Es de anotar que para cada nivel existe una manera de presentar la
información, pero aquí cabría preguntarse ¿Por qué se enseña lo que se enseña con relación
a las ciencias?, ¿Por qué el libro de texto se convierte en autoridad frente al conocimiento
que se enseña? y ¿Cómo el libro de texto de manera intencional, se convierte en un
transmisor de una imagen de la ciencia? las respuestas a estas interrogantes esta en relación
con la manera en que tradicionalmente se concibe la enseñanza de las ciencias naturales y
esta a su vez de la concepción que se tiene de ciencia, todo ello repercute en últimas en la
imagen de esta. Por lo anterior, será necesario analizar estos aspectos a la luz de las
principales interpretaciones que al respecto existen.
2.3.1 El papel del libro de texto académico como fuente en la transmisión del
conocimiento científico
Se mencionó anteriormente que los libros de texto al igual que el maestro, cumplen el
mismo papel en el proceso de transmisión del conocimiento científico; aunque van en la
misma línea, cada uno tiene sus propias características. Los libros de texto ponen a la
ciencia como algo acabado, mostrando que su desarrollo es lineal. En virtud de lo anterior,
los textos tienen como fin específico a más de la transmisión del conocimiento científico,
su representación, por tanto deben estar diseñados para mostrar de alguna manera, las
30
características de este tipo de conocimiento. La enseñanza, aprendizaje y evaluación de las
ciencias tiene como herramienta de gran utilidad los textos académicos, pese a que existe
una serie de fenómenos que limitan su eficacia a la hora de ser aplicado en el ámbito
escolar; sin embargo es de vital importancia dentro del quehacer científico. Lo anterior es
resaltado por importantes epistemólogos como Kuhn, (1967) quien menciona los libros de
texto como la base sobre la cual los científicos dan por sentado un paradigma; después de
esto, no necesita reconstruir desde sus bases el campo de aplicación del paradigma, sino
que se apoya en el libro de texto hasta un punto en donde tendrá que abandonarlo para
centrarse en el nuevo descubrimiento. Más adelante apunta: “cuando una nueva teoría y sus
aplicaciones, emerge después de haber sido aceptada, serán consignadas en los libros de
texto en donde más adelante aprenderán los nuevos científicos”; luego recalca: “los libros
de texto no se encuentran allí como mero adorno o como una documentación más, sino que
son la herramienta – como lo es un lápiz o un papel– que es utilizada en el aprendizaje de la
teoría y de sus aplicaciones”, continua diciendo: “... si el estudiante de dinámica de Newton
descubre alguna vez el significado de términos tales como masa, fuerza, espacio, tiempo, lo
hace a través de las definiciones incompletas, aunque a veces útiles de su libro de texto...” y
finaliza : “lo que la mecánica cuántica - o cualquier otro concepto signifique para un
científico, dependerá de los cursos que haya seguido, los libros de texto que haya leído y
los periódicos que estudie.
Los párrafos anteriores nos dan una idea de la importancia de los libros de texto
académicos y cómo estos intervienen de manera determinante – junto a otros medios de
aprendizaje – en la formación de los nuevos científicos.
Para culminar, veremos cómo Kuhn piensa que los libros de texto es una representación del
conocimiento científico: “En la actualidad, en las ciencias, los libros son habitualmente
textos o reflexiones retrospectivas sobre algún aspecto de la vida científica...” corroborando
así lo anteriormente dicho.
En un problema tan profundo como la enseñanza de las ciencias, el cual involucra a la
escuela en general donde están los estudiantes por un lado y por otro los maestros que
apoyados por los libros de texto, cumplen el papel de intermediarios entre los conceptos de
31
las ciencias y el estudiante. En la escuela tradicional, el maestro se “apoya” en los textos
escolares para reforzar tal o cual teoría. En casos más críticos el docente es reemplazado
por el libro de texto; esto sucede cuando se toma dictados literales de un concepto científico
tomado del texto escolar, ya que sus propias palabras –la del maestro- no son suficientes.
Los docentes que le dan una alta importancia a lo que “el texto diga” muestran una clara
tendencia a considerar que el texto es un fiel transmisor de lo que la ciencia promulga, de
allí que transmiten fielmente los enunciados del libro de texto y de esa manera muestran
una imagen de ciencia que el texto transmite. Examinemos en detalle lo mencionado.
2.3.2 La retórica de los textos científicos
Al analizar sobre la retórica que utilizan los libros de texto universitarios, se puede ver
cómo el lenguaje y la manera de representar los conceptos, llevan consigo una intención
oculta bajo una retórica, en la que pone a la ciencia como la proporcionadora de las
verdades que se deben aceptar (García, 2011). Una manera de fundamentar lo anterior, es
analizando los problemas fundamentales de la comunicación, dándole importancia a las
estructuras retóricas de la enseñanza. Considerando que la comunicación del conocimiento
es un aspecto esencial en la enseñanza de las ciencias, de esta manera, una buena
comunicación supone una buena retórica y esta a su vez supone relaciones de coherencia
entre el conocimiento y la experiencia, es decir lo que se piensa con lo que hace.
La retórica utilizada en los libros de texto es un buen ejemplo de cómo se utiliza el lenguaje
para transmitir los conocimientos científicos. Mucho se ha escrito sobre el papel de los
libros de texto en la enseñanza de las ciencias. Estos tienen un fin específico, la transmisión
del conocimiento científico y como tal deben representar de alguna manera las
características de este tipo de conocimiento. La enseñanza, aprendizaje y evaluación de las
ciencias tiene como herramienta de gran utilidad los textos académicos, pese a que existe
una serie de fenómenos que limitan su eficacia a la hora de ser aplicado a la enseñanza. El
análisis de lo anteriormente dicho escapa a los propósitos de este documento; no obstante,
servirá para poner de manifiesto su importancia dentro de la transmisión del conocimiento
tanto en su propio quehacer como en el ámbito escolar. Tal importancia es resaltada por
importantes epistemólogos como (Kuhn, 1967) quien menciona los libros de texto como la
base sobre la cual los científicos dan por sentado un paradigma;
32
El párrafo anterior nos da una idea de la importancia de los libros de texto académicos y
cómo estos intervienen de manera determinante – junto a otros medios de aprendizaje – en
la formación del pensamiento científico; así mismo, (Kuhn, 1967) piensa que los libros de
texto son una representación del conocimiento científico: “En la actualidad, en las ciencias,
los libros son habitualmente textos o reflexiones retrospectivas sobre algún aspecto de la
vida científica...” corroborando así lo anteriormente dicho.
Analizado este punto, entra la retórica en juego, la que cada autor de un libro de texto
utiliza para “asegurar” que el conocimiento sea aprendido. García (2011), identifica en las
investigaciones sobre libros de texto, aquellas que analizan las estructuras retóricas,
(Izquierdo 2005) –citado por García-. La manera de transmitir los conocimientos científicos
por medio de los libros de texto han ido cambiando a través del tiempo y cada contexto
histórico ha determinado de qué manera debe ser presentada la información (Bachelard,
1948)-citado por García-, al respecto menciona: “Anteriormente los libros de texto
hablaban de la naturaleza, de la vida cotidiana y en un lenguaje de fácil acceso para el
lector, pero parece ser que eso hoy en día ha cambiado” poniendo de manifiesto que en
tiempos anteriores, los libros no tenían más intención que la de transmitir conocimiento por
el conocimiento y por transmisión cultural de ese conocimiento.
Al comparar los tipos de textos mencionados arriba con los que existen en la actualidad,
dice: “los textos se han vuelto autosuficientes, ellos hacen las preguntas y ellos mismos las
responden, presentan la ciencia como algo organizado y elevado, por encima de los
conocimientos e intereses del lector”. Aquí vemos la intencionalidad de los libros al
transmitir el conocimiento; está claro que el logro de tales intenciones es debido al uso de
una “buena retórica”. Pero cuál es la ¿buena retórica? García asume que el conocimiento
está en la vida cotidiana y no por fuera de ella: “la ciencia no está en el libro o en la lección,
sino en lo que el libro o la lección permiten pensar, hacer, comunicar a aquellos que la leen
o la escuchan…”. Los libros de texto tienen la particularidad de influenciar en las personas
que lo leen gracias a la retórica, siendo esta posición antagónica a lo que se plantea dentro
de la escuela positiva, la cual considera que la verdad está dentro del texto como
representante del conocimiento científico. García menciona que: “En los libros de texto
escritos con intención didáctica, los enunciados se emiten con la intención de transformar el
33
mundo del lector”. Una particularidad de los libros de ciencias, es que hablan de manera tal
transforma la mente del lector porque le transmite un orden y un sentido de cómo ocurren
las cosas, en últimas, los fenómenos.
El análisis de las estructuras retóricas permite identificar la intencionalidad de este tipo de
libros. Frente a este aspecto se ha identificado que la retórica relacionada con los libros de
texto corresponden a un discurso vago y vacío, como forma sin fondo (García, 2011).
Izquierdo (2005ª)5, considera que los textos transmiten una intención comunicativa o
retórica del autor. Lo anterior permite reflexionar acerca de la transmisión del conocimiento
que realizan los libros de ciencias. Es posible utilizar una retórica adecuada para enseñar
desde perspectivas más humanizadas la ciencia, en donde esta sea asumida como una
construcción humana, (García, 2011). Finalmente, establecen una relación mutua entre
conocimiento, lenguaje y experiencia para dar como resultado una buena estructura retórica
y por consiguiente una buena comunicación de los conceptos científicos; de esta manera, la
construcción de conocimientos en la que pone sobre el mismo plano los elementos
mencionados, redunda en una buena comunicación de los conceptos científicos.
La retórica de los textos de ciencias analizados en este apartado, refuerzan las ideas
anteriores sobre el problema de la enseñanza de las ciencias, teniendo como base los libros
de texto; por lo tanto será necesario reflexionar acerca de cómo se está utilizando los textos
académicos, a qué retórica le estamos apostando a la hora se enseñar y cómo desde la
comprensión de las relaciones lenguaje- representación y realidad damos cabida en la
mente de nuestros estudiantes, la posibilidad de construir nuevas verdades.
2.4 El distanciamiento entre conocimiento común y conocimiento científico
La E-A-E de las ciencias ha presentado una serie de dificultades, cuando intervienen los
actores propios de este tipo de procesos. Una de las principales dificultades con la que nos
enfrentamos es el distanciamiento entre el conocimiento científico y el conocimiento
común que se ve reflejado cuando interviene la relación maestro – estudiante, el primero
con su propia manera de concebir el conocimiento frente al estudiante, generalmente los
5 Citado por García (2011)
34
hace desde su concepción, su formación en las diferentes disciplinas y en su profesión
docente y el segundo con su propia estructura mental que lo define como un sujeto único
que además de no poseer las estructuras conceptuales científicas se ve obligado a
aprenderlas; esto sin tomar en cuenta que generalmente los docentes desconocen las
estructuras de sujeto, no las indagan, a veces utilizan el libro de texto como único apoyo
teórico dentro del aula y, en el peor de los casos no les interesa los resultados obtenidos,
creando así un fuerte distanciamiento entre los tipos de conocimiento mencionados.
La gran persistencia de los errores conceptuales se debe al desconocimiento por parte del
profesorado de los esquemas conceptuales de los alumnos (Furió 1983) y las diversas
metodologías de enseñanza no logran un cambio conceptual -el cambio conceptual ha sido
propugnado por importantes epistemólogos (Bachelard, 1948)-, en donde los profesores
suelen creer que la aparición frecuente de los errores conceptuales en los alumnos es debida
a la incomprensión de los estudiantes de los conceptos que se imparten en el aula; sin
embargo, en la mayoría de los casos parte de la ignorancia del profesorado acerca del
porqué de la persistencia y la existencia de tal fenómeno (Furió, 1983). Debemos asumir
que esos errores son parte de una sólida y coherente estructura cognoscitiva del alumno
para poder entender el origen de estos y a la vez ser buscados en el cuerpo de
conocimientos que el alumno ha acumulado y asimilado a lo largo de todas sus vivencias
académicas. Por tal motivo, la persistencia de los errores conceptuales radica en la
utilización de una metodología empirista que no tiene en cuenta el conocimiento previo del
alumno, el cual interviene como variable fundamental con la que todo maestro debe tener
en cuenta; ello implica, una falta de profundización en la enseñanza de los conceptos es una
dificultad en el aprendizaje; de allí que sea necesario tomar en cuenta teorías alternativas
que explique de una mejor manera los fenómenos en cuestión (Pesoa, 1992). Esto último se
refleja en el grado de profundización que se hace acerca del concepto, el cual está limitado
por el uso meramente matemático como mecanismo para enseñar la teoría, así como en el
hecho de que los textos de ciencias definen el concepto en términos de su objeto de estudio
y no lo relacionan con otras disciplinas, pese a que el concepto en cuestión juega un papel
importante en muchos fenómenos de la naturaleza, lo que permite notar el uso de los
conceptos restringido a las necesidades que se tiene como disciplinas científicas (Sánchez,
35
2008). Así mismo, se cree que los conceptos científicos basados en la lógica de sus propias
disciplinas, en la mayoría de los casos no corresponde a la noción que puedan tener los
estudiantes acerca de un concepto, de allí que sea necesario tener en cuenta cuáles son las
características del conocimiento común y el conocimiento científico, para de esa manera
plantear la propuesta de la que se está hablando (Pozo 1987) y algunas posturas más
radicales como la que el profesorado tiene frente a la enseñanza, en ella, establece como
“versión correcta” la que él imparte a sus alumnos, invalidando así cualquier propuesta que
no coincida con su versión, resta de manera contundente toda versión que surja de las ideas
previas del estudiante (Candela, 2003).
Para reforzar la idea de la artificialidad de este distanciamiento diré que es natural que el
maestro actúe dentro del aula de la manera descrita arriba, ya que también él responde a
una formación característica cuando pasó por la universidad y demás instancias de su
formación profesional y, si a esto le sumamos el contexto socio-político que lo ha cobijado
y/o que lo cobija, vemos que el responde “naturalmente” a esta situación; pero no es
natural el tipo de formación que recibió, sino que fue impuesta, fue obligada y en muchos
de los casos de manera coercitiva, ya que si no respondía a las políticas de formación de la
institución (escuela, colegio o universidad) simplemente reprobaría. Desde esta
perspectiva queda claro que no es natural que los maestros a la hora de transmitir el
conocimiento a sus estudiantes presenten las dificultades en mención, sino que esto es
debido a que a ellos también fueron cobijados por los mismos problemas.
Lo anterior, hace ver que el problema en cuestión es mucho mayor y de más fondo y a la
vez nos da luz a describir el otro componente causante del distanciamiento del que estamos
hablando, me refiero a la postura epistemológica de las diferentes escuelas o modelos
pedagógicos a lo largo de la historia, las cuales van en completa convergencia con el
contexto socio-político del momento, en donde la misma religión ha jugado un papel
importante como la impositoria de una determinada forma de enseñar. Para resaltar lo
mencionado arriba bastara con hacer una breve descripción de cómo se concebía la escuela
36
y en ese mismo sentido, a las personas que recibían la instrucción, así como los mismos
maestros.
Desde la antigüedad se ha utilizado el término alumno, que etimológicamente significa “sin
luz”, esta posición del maestro por sí mismo implica una separación entre el conocimiento
del maestro y el estudiante. Este término aún sigue siendo utilizado en la actualidad. Pero
más allá de pensar en el término podríamos pensar en el “status” que tenía el maestro de ese
entonces. Éste era quien poseía la luz del conocimiento y el “sin luz” era quien debía recibir
ese conocimiento, el cual representaba la verdad absoluta. Desde las mismas concepciones
mitológicas como en “El Mito de Prometeo” que hace platón acerca de cómo nace la
necesidad de transmitir el conocimiento, en donde cuenta que Epimeteo fue encargado de
distribuir las habilidades para sobrevivir a todos los animales, excepto que por descuido se
olvidó del hombre, llega Prometeo y dota al ser humano de la habilidad mecánica y del
fuego a las que llamó artes. Esta habilidad transmitida por Prometeo debió ser transmitida
de generación en generación. Aquí entra en juego la posición del que posee la habilidad de
las artes y el que no la posee.
Abbagnano y Visalberghi, (1992) en su libro Historia de la Pedagogía, describen como en
la cultura egipcia, las clases altas estudiaban con maestros privados para elevarse a la
posición de escriba del grado más bajo, es decir, escribano o contador en oficinas públicas
(o en empresas comerciales). Más difícil aún era el ingreso a las grandes escuelas
sacerdotales de Memfis, Heliópolis o Tebas, donde se formaban los escribas de grado más
alto, con funciones administrativas y legales, así como los médicos, los ingenieros, los
arquitectos y los mismos sacerdotes, de allí que era una educación de carácter práctico y
profesional. El pueblo era casi totalmente iletrado; estudiar con buen éxito significaba
convenirse cuando menos en un escriba del grado más modesto, tal como lo indica un
papiro donde un padre advierte a su hijo, en el momento de inscribirlo en la escuela, es
mucho más cómodo que ejercer la profesión de fundidor, barbero, picapedrero, jardinero o
pescador, oficios cuya dureza, inconvenientes y peligros enumera cuidadosamente. “El
hombre ignorante —dice otro papiro— es como un asno con una pesada carga; quien le
guía es el escriba”, mientras otro reza: “Ponte a trabajar y conviértete en escriba, porque así
37
serás guía de hombres”. Aquí es evidente la clara separación entre conocimiento que
poseían las grandes escuelas – de élite- con las grandes masas iletradas y trabajadoras.
Algo parecido ocurre con la cultura china donde tenían un ideal eminentemente práctico-
político que tiene como fondo una vaga religiosidad naturalista; por lo tanto, no existe una
casta sacerdotal, sino una clase de funcionarios (los llamados mandarines) que coincide
plenamente con la de los hombres cultos. En efecto, con el tiempo acabó por desarrollarse
un complicado sistema de exámenes estatales que era la única puerta de acceso a los
diversos grados de la administración pública y a los cuales teóricamente todos podían
presentarse pero solo una élite muy reducida lograba superar. En la práctica, sólo las
personas acomodadas se hallaban en condiciones de sufragar los gastos que suponía la
preparación cultural de su prole (normalmente en escuelas privadas, surgidas en función de
los antedichos exámenes). Toda ambición de originalidad era combatida e imperaba el
tradicionalismo más cerrado, como lo demuestra el hecho mismo de que en China haya
sobrevivido hasta nuestros días un sistema ideográfico de escritura muy complicado.
Siguiendo la pista de Abbagnano y Visalberghi (1992), nos encontramos en la edad media,
donde comienzan a establecerse las primeras escuelas cuya base era el protagonismo de la
cristiandad. Aquí, “La educación del cristiano” es introducida como la “buena nueva” que
proponía realizar un específico ideal pedagógico: formar al hombre nuevo y espiritual, al
miembro del reino de Dios. En este contexto los evangelios tenían un papel protagónico, ya
que contenían insuperables ejemplos de los modos más propios para llevar a cabo esa labor
educativa, siendo utilizando para los más refinados así como para las almas simples. Una
educación basada en la Biblia donde abundan las sugerencias profundas para los espíritus
refinados y cultos, las parábolas ricas en imágenes de plástica evidencia y de significados
simbólicos, los parangones precisos y audaces y, la simplicidad lineal de los preceptos.
Todos éstos eran elementos nuevos de una pedagogía nueva que duró por muchos siglos. El
cristianismo no se preocupó de la instrucción a los comunes, aceptando sin más la
organización escolar y la enseñanza existentes, aun cuando estaban a cargo de paganos. El
cristianismo reprobaba el que los cristianos adultos fuesen aficionados a la literatura y
sobre todo a la mitología pagana, pero en cambio consideraba como un inconveniente
inevitable y no grave la presencia de la cultura pagana en las escuelas. Esta actitud se debía
38
sobre todo a su conciencia de la propia fuerza de expansión, ante la cual la cultura pagana
común y corriente era obstáculo, además de que expresaba su despego por las cosas del
mundo; pero por otra parte en ello influía mucho la circunstancia de que para propagarse el
cristianismo requería un ambiente social no demasiado inculto o iletrado. Es natural que
esas escuelas creadas de la nada fueran simultáneamente escuelas de cultura y de religión.
Tenemos ahora un esbozo de cómo la educación de esta época o transmisión del
conocimiento era sesgado por el interés religioso que a su vez asumía una posición socio-
política de dominio sobre la masa no educada. En estas manifestaciones educativas, no se
modifica en modo alguno el carácter esencialmente aristocrático de la educación antigua.
En estos siglos la Iglesia no desarrolla el concepto de una educación universal, y cuando
sus instituciones educativas no son simples escuelas de catecúmenos están casi siempre
destinadas a preparar en exclusiva a los futuros dirigentes de la Iglesia misma (es decir, los
clérigos) así como también a los miembros de las clases superiores. Por esta razón, la
palabra clericus asume el significado de docto, y laicus - perteneciente al pueblo- el de
ignorante. Una vez más se evidencia cómo artificialmente se separa el conocimiento del
maestro con el del estudiante, quedando en claro que se asume el conocimiento doctrinal en
su paralelo con el conocimiento científico debidamente contextualizado en distancia con el
conocimiento común y a la vez una evidente inmersión socio-política.
Quedan ya, sentadas algunas bases sobre las cuales intento poner en evidencia el problema
de fondo del que se está tratando: la inmersión socio-política que ha jugado un papel
preponderante en las maneras de concebir, interpretar y materializar la educación a través
de la historia y que artificialmente ha separado los dos tipos de conocimiento.
En cuanto al renacimiento y la edad moderna solo diré que no han escapado a tal situación.
Con esquemas más elaborados vemos que la tradicional escuela Positiva que considera que
la transmisión del conocimiento es unidireccional, donde todo está dicho y que el estudiante
solo debe limitarse a recibir la información como en el conductismo, nos es fácil determinar
esa separación artificial que he venido proponiendo desde o inicio de este tratado.
39
2.5 La relación entre el conocimiento común y el conocimiento científico
Existe entre estos dos conocimientos un componente que los media y se llama el objeto,
siendo este objeto el motivo de estudio de la ciencia; a su vez este mismo objeto interactúa
con el sujeto de manera natural. Dentro del ámbito escolar, ocurre que cuando un maestro
pregunta a un estudiante sobre un concepto científico particular, este inmediatamente trae a
su mente, basado en su estructura mental y cognitiva, su propio concepto sobre ese objeto;
de allí que, en la práctica escolar quedan íntimamente ligados los dos tipos de conocimiento
sobre ese mismo objeto. Como se dijo antes, desde una postura popperiana tenemos que
existen tres mundos; el mundo 3 el de los desarrollos científicos, entre otros; el mundo 2, el
de los pensamientos del sujeto y el mundo 1, el de los objetos naturales como fenómenos
(Popper, 1995). El mundo 2 está íntimamente relacionado con el mundo 1 ya que
constantemente y de manera natural interactúa con él; el mundo 3 en cambio, interactúa con
el mundo 1, ya que se interesa por él, es decir por los fenómenos naturales; de hecho es su
objeto de estudio, quedando demostrado que el mundo 3 y el mundo 2 tienen como
mediador natural el mundo 1 el de los objetos. Al establecer algunas diferencias entre el
positivismo y el constructivismo, enfatizando sobre este último la manera como concibe la
construcción del pensamiento (Moreno, 1986), tenemos que las posturas constructivistas
tienen su punto de partida en la existencia de un equilibrio entre en sujeto y el objeto, en
ese mismo sentido arguye que “en el niño se pueden observar la elaboración espontánea de
sistemas organizados de interpretación de los hechos que ocurren a su alrededor, sistemas
que evolucionan y se complexifican a medida que crece”, queriendo decir con esto que el
niño (sujeto) elabora su propia construcción de los hechos, en la medida en que
experimenta con la realidad. Los sistemas de construcción de las estructuras mentales o
ideas previas del estudiante son parecidos a la manera como se construyen los sistemas
40
kuhnianos, en tanto son sistemas rígidos y que se complexifican cada vez que se interactúa
con el objeto.
Existen otras posturas frente al conocimiento común y científico, donde se conciben como
dos formas distintas de un solo tipo de conocimiento, siendo esta idea una de las principales
premisas de muchos educadores y es influenciada en gran manera por la teoría piagetiana,
la cual considera que existe un proceso dentro de los individuos que desarrolla una serie
secuencial de estructuras que va desde la más simple hasta las más complejas y de la misma
manera de adentro hacia fuera, determinando así un modelo teleológico que culmina con
una caracterización psicológica del pensamiento científico. De esta manera, se piensa que
las interacciones de los individuos se hacen a partir de diversos constructos personales, los
cuales son producto de la manera como estos analizan el mundo (Kelly, 1955).
Esta forma de analizar el mundo no es distinta a la manera como se analiza en la ciencia, ya
que, tanto los sujetos comunes como los científicos construyen sus representaciones
analizando variables, estableciendo relaciones entre ellas, emiten hipótesis, contrastan
resultados y establecen conclusiones. Estas dos apreciaciones hacen entrever la relación
entre el conocimiento común y científico, de allí que se considera que el aprendizaje de las
ciencias no se centra en cambiar las ideas de los alumnos, sino generar estructuras que
permitan interpretar los diferentes contextos implicados en el conocimiento y es aquí donde
surgen las principales propuestas meta cognitivas como la del cambio conceptual y
concluye diciendo que es importante que el preámbulo de toda propuesta meta cognitiva,
debe estar acompañada de un debate epistemológico entre el conocimiento común y
conocimiento científico y de esa manera apreciar la necesidad de una perspectiva
constructivista cimentada en la capacidad racional de los sujetos, inmersos en un mundo
multicultural. (Soto, 2002). En la misma línea, se puede decir que los individuos poseen un
bagaje de conocimientos procedentes de las ideas previas, imágenes o modelos creados en
la mente del individuo. Tal bagaje es similar al "núcleo duro" de una ciencia al estructurar
coherentemente las “teorías puras”. (Lakatos, 1975).
2.6 La historia de las ciencias y perspectiva sociocultural del conocimiento
41
Desde una postura histórica, se plantean algunos elementos importantes que se deben tener
en cuenta para el análisis histórico y epistemológico los conceptos. Zambrano (2003) por
ejemplo, toma como referencia los conceptos mol, evolución y calor y temperatura, para
resaltar el componente epistemológico en los análisis históricos que debe hacer el docente
en su labor pedagógica; así, se puede ver a la historia de las ciencias no solo como un
cúmulo de fechas, nombres o anécdota, sino que va mucho más allá; lo que trata, es de
buscar qué hay detrás de la construcción de las ciencias y de sus conceptos y, de esta
manera identificar los por qué, cómo y para qué de la producción del conocimiento
científico. De allí que se resalta la importancia de los análisis histórico-epistemológicos
como una manera de abordar los conceptos, preguntándose cómo abordar la historia y cómo
usarla en las clases de ciencias. Lo anterior hace notar que la historia de las ciencias juega
un papel importante a la hora de construir un concepto científico, debido a que brinda la
posibilidad de determinar cuáles fueron las circunstancias en las que se generó este tipo de
conocimiento y de esa manera establecer las bases de su construcción.
Las construcciones conceptuales que hacen las diferentes comunidades científicas a través
del tiempo hasta la actualidad, tienen que ver con la manera cómo esta lo presenta y lo
representa en revistas, textos universitarios, y demás formas de transmisión de la
información científica a lo largo de dicho proceso.
Se ha venido recalcando cómo al asumir el problema de la relación conocimiento común y
conocimiento científico en el ámbito de la enseñanza de las ciencias desde las concepciones
filosóficas del conocimiento científico, es ver que existen dos tendencias imperantes: la
corriente positivista y la corriente relativista, de cuyo distanciamiento da razón la escuela
García (2009), ésta última enfocada desde una perspectiva sociocultural de construcción del
conocimiento, en donde el uso de la historia de las ciencias y de algunos aspectos de la
filosofía historicista, permite presentar los conceptos científicos en el ámbito de la
enseñanza en la escuela; esto es asumir que tanto el conocimiento común como el
conocimiento científico tienen relaciones de complementariedad, en el sentido de que es
necesario tener en cuenta que el estudiante posee unas ideas sobre los fenómenos, pero que
además de eso las ideas que tiene están permeadas por unos contextos que le son propios y
que no cobran sentido sino hasta que sientan una utilidad práctica para su vida cotidiana, en
42
virtud de que pertenece a una sociedad que afronta problemas y que ese conocimiento que
posee sumado al que recibirá como conocimiento científico le va a servir para
solucionarlos. García (2009), al realizar un estudio sobre la mecánica de fluidos, tomando
como base la historia y epistemología de las ciencias, hace un recorrido por los diferentes
estadios de construcción histórica de los conceptos de la mecánica de fluidos como presión
hidrostática, presión neumática, presión atmosférica, entre otros; utiliza el desarrollo
histórico en mención para hacer una propuesta pedagógica en los textos de enseñanza desde
una perspectiva histórica, partiendo de los referentes teóricos que soportan el uso de la
historia en la enseñanza de los conceptos científicos y en ese mismo sentido de los análisis
desde la epistemología de las ciencias. Con ello, se pone de manifiesto desde una
perspectiva sociocultural del conocimiento, la importancia del uso de la historia de las
ciencias con fines pedagógicos.
2.7 Desarrollo histórico de la flotación
Se dijo antes que la mayoría de los textos de ciencia presentan la historia de las ciencias
como hechos secuenciales y acumulativos que se han dado a través del tiempo, sin tomar en
cuenta otros aspectos importantes como los contextos en los cuales se han desarrollado los
conceptos o la concepción de ciencia que el científico que posee en su momento; por esa
razón, será necesario abordar la historia de la flotación teniendo en cuenta el pensamiento
científico que caracterizó a Arquímedes y Pascal en sus debidos contextos, de tal manera
que los aportes de cada uno a la construcción del concepto tengan sentido con el que
actualmente se desarrolla en la enseñanza de la flotación. En este punto, hay que hacer una
aclaración acerca de los dos científicos en cuestión, y es que cada uno de ellos produjo el
conocimiento en épocas distintas, por lo tanto en contextos distintos.
Por lo anterior, cabe preguntarse ¿Cómo era el pensamiento de Arquímedes y Pascal en
relación con las bases epistemológicas sobre las que llevarían a cabo sus investigaciones? y
¿Cómo lo hicieron?; en ese orden de ideas, iniciaré con el primero de ellos para determinar
43
su papel en la construcción del concepto, luego haremos lo propio con el segundo y
finalmente se determinará la manera en que el concepto toma forma en toda su plenitud.
Para iniciar con lo anteriormente mencionado, es conveniente preguntarse sobre el contexto
político de nuestro primer personaje, Arquímedes. Autores como Authier (1998), Dampier
(1972), Rodríguez (1986), están de acuerdo en que el siracusano tuvo relaciones muy
cercanas con Hierón II de Alejandría, quien tenía a su servicio a Arquímedes en los
quehaceres de la guerra que libraba con los invasores romanos, especialmente a cargo del
romano Marcelo. Esta situación política permite a Arquímedes poner a prueba toda una
serie de inventos usados en las batallas de Hierón contra la embestida romana. Se dice que
utilizaba grandes palancas para voltear y hundir los barcos enemigos quienes aterrados
veían sucumbir sus naves frente a estas máquinas; cómo a partir de la construcción de
espejos cóncavos lograba quemar a grandes distancias los barcos enemigos; el lanzamiento
de grandes piedras, capaces de destruir los muros del enemigo, entre otras. Estas historias
han sido ampliamente diseminadas a los largo del tiempo, aunque algunas de ellas de
dudosa procedencia6, la mayoría concuerdan en que muchas de las batallas antes de la toma
de Siracusa fueron ganadas gracias a este gran científico.
Pero, ¿Cuáles eran las bases teóricas y epistemológicas sobre las que trabajó Arquímedes?
En un mundo donde todo era explicado desde las concepciones aristotélicas; un universo
estático cuyo centro era la tierra, Arquímedes se proponía resolver y demostrar teoremas de
la geometría, más precisamente la geometría euclidiana, la cual tenía junto con la
matemática axiomática de Aristóteles toda la base teórica. Sus principales intereses de
investigación experimental estaban basadas en la geometría pura, tal como lo demuestran la
lista de obras recopiladas exhaustivamente por Rodríguez, (1986) p. 82, entre las cuales
6 Ver los análisis realizados a los textos de historia clásica realizado por Rodríguez-Salinas,
catedrático de la Universidad Complutense de Madrid, adscrito al Centro de Información y
Documentación Científica, en el marco del proyecto DML-E (Biblioteca Digital de
Matemáticas) financiada por el Gobierno español. Página web:
ttp://dmle.cindoc.csic.es/pdf/HISTORIADELAMATEMATICA_1986_00_00_04.pdf
FECHA: 28-01-14 HORA: 10:30 AM
44
tenemos: Sobre el equilibrio de los planos, Sobre la cuadratura de la parábola, Sobre el
equilibrio de los planos, Sobre la esfera y el cilindro, etcétera. Es claro que una de las
actividades que movía el espíritu científico de Arquímedes era la geometría pura. Desde
esta perspectiva, uno de los trabajos que llama la atención del siracusano es su obra “Sobre
cuerpos flotantes”, en donde expone algunas cuestiones relacionadas con la manera en que
los líquidos se comportan cuanto están siendo sometidos a una presión por parte de otro
líquido o un cuerpo sólido. En esta obra, establece el llamado Principio de Arquímedes:
“Un cuerpo sumergido en un líquido es empujado hacia arriba con una fuerza igual al peso
del líquido que desaloja”, la cual es una de las bases teóricas dela flotación. Es de resaltar
aquí que Arquímedes basa su postulado en torno a ciertas posturas filosóficas arraigadas
desde Aristóteles en torno a las condiciones del reposo de los cuerpos, así mismo el reposo
de un líquido no escapa a estas condiciones.
Figura 1. Arquímedes resolviendo el problema de la corona de Rey Hierón de Alejandría
Rodríguez, (1986)
Mora (2007) cita a Aristóteles para reforzar el anterior argumento: “Todo movimiento
(excepto el movimiento de los astros sobre los cuales actúa un impulso divino) era
considerado una "violencia" ejercida sobre un objeto. El movimiento, por consiguiente,
requería una fuerza. Cuando cesaba la fuerza, el objeto volvía a su estado natural de
reposo.”
Arquímedes, tomando como base esta postura teórica establece el principio que lleva su
nombre: “Supongamos que un fluido es de tal carácter que sus partes reposan de igual
45
forma y siendo continuas, la parte que está menos empujada es conducida por la que está
más empujada; y cada una de sus partes es empujada por el fluido que está encima de ella
en una dirección vertical, si el fluido está sumergido y comprimido por algo más”
Aquí es necesario aclara que existe en el postulado una relación entre el reposo y la
proporcionalidad, ya que “… el reposo se puede interpretar como que la razón de la parte
que comprime es a la parte comprimida igual que la razón de otra parte que comprime es a
otra parte comprimida, siendo las dos partes comprimidas uniformes e iguales.” Mora
(2007)
En resumidas cuentas, la flotación para Arquímedes se puede establecer desde el siguiente
modelo matemático:
Densidad = masa de un cuerpo/volumen de un cuerpo
Continuando con lo expuesto por Mora (2007), lo que actualmente se denomina gravedad
específica, él lo asumió de la siguiente manera: “Los sólidos aquellos que, tamaño a
tamaño, son de igual peso con el fluido, silos deja caer en el fluido, se sumergen de tal
forma que no se proyectan sobre la superficie pero no se hunden más abajo”.
El segundo artífice del concepto científico flotación es Pascal. Ferro (s.a)7, hace una
comparación del contexto histórico en el cual se mueven Descartes y Pascal. En su escrito
describe a cada uno desde la concepción que tenían acerca de la realidad. En su momento y
contexto histórico vemos a este científico enfrentado a entre dos ideologías en torno a la
naturaleza del vació; una de ellas defendida por Descartes quien propone en su obra “Sobre
el Método” cuya base son las doctrinas antiguas de corte aristotélico. En esta obra pone de
manifiesto que una de las maneras de llegar a la verdad es por medio de la razón y que
existen unas reglas fáciles para llegar a esta verdad, en tanto se las tome exactamente como
son. Otro de los puntos álgidos de este antagonismo entre los dos personajes era el hecho de
que Descartes negaba la existencia del vacío, o en su defecto a que todo sistema físico que
violentamente buscara el vació, por naturaleza debía ser ocupado también violentamente. A
7 Ver en: http://serbal.pntic.mec.es/~cmunoz11/ferro34.pdf
46
esta postura la denominaban “horror vacui”, horror al vació. Por otro lado Pascal, decidido
a contradecir esta teoría, se interesa por una serie de demostraciones experimentales que
nacen desde que Torricelli tuvo la genial idea diseñar un experimento que pondría en duda
el Horror vacui aristotélico, me refiero al experimento que demostraba la presión de la
atmósfera.
De esta manera, Pascal realiza una serie de demostraciones experimentales y las plasma en
una de sus obras. La siguiente es una lista de obras relacionadas con los experimentos de
Pascal sobre la hidrostática:
“Primera Parte: Tratado sobre o equilibrio dos líquidos (página 109)
Capitulo 1:Que os liquidas pesam de acordo com suas alturas (página 109)
Capttulo 2:Por que os líquidos pesam de acordo com suas. alturas (página 110)
Capitulo 3: Exemplos e razões do equilíbrio dos.liquidos (página 113)
Capttulo 4: Sobre o equilíbrio de um-liquida com um corpo sólido(página 115)
Capitula 5: Sobre os corpos. que estão totalmente mergulhados na agua (página 118)
Capítulo 6:Sobre os corpos compressiveis que estão. dentro da água (página 120)Capitulo
7: Sobre os animais que estão na.água (página 123)”8
Las figuras correspondientes a los experimentos realizados están a continuación
8 2 Tomado del sumario del libro Roberto de Andrade Martins. Tratados físicos de Blaise
Pascal. Cadernos Cadernos de História e Filosofia da Ciência [série 2] vol. 1 (n º 3) 1989
47
Figura 2. Explicativas de los experimentos sobre equilibrio de un sólido en un líquido. Ver
en: http://serbal.pntic.mec.es/~cmunoz11/ferro34.pdf
Figura 3. Grabados explicativos de los experimentos realizados por Pascal sobre el
equilibrio de los líquidos. Ver en: http://serbal.pntic.mec.es/~cmunoz11/ferro34.pdf
A manera de resumen de los capítulos 3 y 4 -ya que es donde residen los aspectos teóricos
más importantes relacionados con la flotación-, expondré los siguientes puntos, los cuales
permitirán formar el concepto flotación de los cuerpos:
Equilibrio hidrostático del seno del fluido con las paredes del recipiente:
- Si un fluido está en reposo, la fuerza que ejerce contra cualquier elemento de la superficie
de la pared del recipiente que lo contiene es perpendicular a dicha superficie, y la fuerza que ejerce
la pared sobre el fluido también es normal a la pared. Esto resulta evidente porque cualquier
fuerza tangencial a la pared ejercida sobre el fluido produciría un deslizamiento del mismo
paralelamente a la pared. Si el fluido está en reposo, tal deslizamiento no se produce y, por
lo tanto, la fuerza no tiene componente tangencial, siendo pues, normal a la superficie. Lo
mismo se cumple para cualquier elemento de superficie que consideremos el seno del fluido.
48
Equilibrio hidrostático y empuje en el seno del fluido:
- Un pequeño cubo del fluido, cualquiera quesea su orientación, se encuentra en equilibrio bajo
la acción de fuerzas dirigidas hacia su interior y perpendiculares a sus
caras. Recíprocamente, el fluido contenido en ese elemento de volumen ejerce fuerzas normales a las
caras del cubo y dirigidas hacia afuera. Como hemos dicho que el cubo que considerábamos podía
tener cualquier orientación, resulta claro que la presión existe como un estado de fuerza
perpendicular dentro del fluido.
Relación presión altura: P ͂ 1/h
- La presión no es una magnitud constante, sino que depende a la altura en que se encuentra el punto
considerando en el seno del fluido. Vamos ahora a deducir entre la presión y la altura en un fluido; para ello,
consideremos un cubo de fluido que se encuentra en equilibrio. La presión que sufre el cuerpo
sumergido aumentará o disminuirá en función de la altura a la que este el cuerpo dentro del
fluido.
2.8 El papel del experimento en la construcción del conocimiento científico escolar
Es creciente hoy en día, las investigaciones que se realizan sobre el papel del experimento
en la construcción del conocimiento científico. Desde una perspectiva sociocultural de las
ciencias, se considera que se deben generar nuevas condiciones que favorezcan una nueva
relación frente al conocimiento y no, una relación separatista como lo hace la ciencia
tradicional (García, 2009), Según García, entre otros aspectos también importantes dentro
de esta perspectiva, considera relevante el papel de la experiencia y el experimento en la
construcción de explicaciones. El papel del experimento en la construcción del
conocimiento científico ha sido determinante en la mayoría de los conceptos, pese a que
este ocupa un lugar ya sea de subordinación -según la ciencia tradicional- o paralela a la
teoría en la que cumple la función de enriquecedora y dimensionadora de esta. Citando a
Artigas, García menciona: “no existe un control experimental que sea totalmente
independiente de interpretaciones teóricas” en ese sentido el experimento cumple una
función esencial en la construcción del conocimiento. Siguiendo la misma línea de
49
pensamiento, se considera que por medio del experimento se puede hacer propuestas
significativas y contextualizadas en las clases de ciencias. Entre otras cosas, se cree que la
actividad experimental está íntimamente relacionada con la construcción y comprensión de
los problemas y los fenómenos que se dan en el contexto del aula (Malagón, J. Ayala, M. y
Sandoval, S., 2011). Frente a esto mencionan: “la reflexión sobre el papel que desempeña la
actividad experimental en la ciencia y en la enseñanza de la ciencia, permite afirmar que
esta debe ser considerada, como un proceso intencional, imposible de desligar de una
educación en ciencias en la que se privilegie la construcción de explicaciones y
comprensiones acerca de los fenómenos abordados.” (Malagón, J. Ayala, M. y Sandoval,
S., 2011); al realizar el desarrollo de la mecánica de fluidos desde una perspectiva
experimental- evidenciada a lo largo de toda su obra-, ve al experimento como un aspecto
fundamental para construir saberes en los que se dé sentido a las realidades construidas.
3. METODOLOGÍA
Antes de realizar la caracterización del desarrollo metodológico será necesario describir el
tipo de metodología que se ha tomado para el desarrollo de la investigación. Cabe anotar
que las cuestiones que aborda este trabajo están relacionados con aspectos humanistas,
abordados por la investigación en ciencias sociales y a la vez que están ligados a la
educación en ciencias, a cual se ve afectada por la pedagogía; por tal motivo, las técnicas e
instrumentos utilizados en este tipo de investigaciones son de tipo cualitativo. Lo anterior
se debe a que cuando se investiga sobre los sujetos y las dinámicas que existen entre ellos y
el entorno, no se puede categorizar de manera imperativa utilizando datos cuantitativos,
para ello se dispone de recursos (técnicas e instrumentos propios de las ciencias sociales)
para llevar a cabo tales procesos. En el sentido descrito, se puede categorizar la presente
investigación como cualitativa, debido a que interviene a sujetos en un entorno social y en
un ámbito propio de la pedagogía y de la educación en ciencias.
50
3.0 Objetivos
Para dar respuesta al problema planteado se deberá cumplir con los siguientes objetivos:
Objetivo general
Construir experiencias escolares sobre flotación para relacionar el conocimiento común y el
conocimiento científico
Objetivos específicos
1. Detectar las ideas que tienen los estudiantes de grado décimo sobre la
flotación antes de recibir un curso formal por parte del maestro.
2. Análisis de los libros de texto utilizados por los docentes de ciencias
naturales en grado décimo de un prestigioso colegio de la Cuidad de Cali,
teniendo en cuenta algunos conceptos relacionados con la flotación como
presión, densidad, empuje y superficie de sustentación.
3. Análisis histórico y epistemológico del concepto físico flotación.
4. Triangulación de los resultados de los análisis anteriores.
5. Propuesta de intervención en el aula por medio de actividades
experimentales.
En vista de lo mencionado se tiene que para dar respuesta a los objetivos planteados, será
necesario realizar cinco tareas: la primera, detectar las ideas previas que tienen los
estudiantes de grado décimo sobre la flotación antes de ser instruidos por el maestro, lo cual
requiere aplicar unos cuestionarios de preguntas abiertas; la segunda, el análisis de la
mecánica de fluidos con base en los libros de texto, para ello se realizará un análisis de
contenido de esos textos; en cuanto a la tercera, la construcción de la flotación a partir de la
historia y la epistemología de las ciencias, ya ha sido elaborada dentro del marco teórico.
La cuarta tarea, la triangulación de los resultados de los puntos anteriores, dotará de
elementos para la realización de la quinta tarea: construir experiencias escolares destinadas
a la enseñanza de las ciencias, que para ese caso será el de la flotación.
51
3.1 Los instrumentos de recolección y análisis de información
El carácter cualitativo de esta investigación permite en esta etapa, determinar las técnicas e
instrumentos de investigación a utilizar de la siguiente manera:
Para recolección de información tenemos el cuestionario de preguntas abiertas y los
análisis de contenido aplicado a textos escolares
Para análisis de información la red sistémica y la matriz de cruce de información. Los
instrumentos mencionados se detallan a continuación.
3.1.1 El cuestionario de preguntas abiertas
El tipo de cuestionario escogido para este caso es de tipo abierto. Esto en virtud de que el
objetivo es explorar y recolectar ideas y pensamientos a los sujetos a los cuales se les
aplica. Al respecto, Cerda (1993) considera que: “El cuestionario para un estudio
exploratorio se estructura de manera diferente, ya que como la idea de un estudio
exploratorio es indagar y descubrir ideas y pensamientos, las preguntas serán más abiertas,
y los contenidos amplios y no sujetos a temas o contenidos específicos, sino a áreas o
campos determinados.”; de allí que este instrumento, permita indagar sobre las ideas que
tienen los estudiantes sobre flotación, antes de ser instruidos al respecto. Por otro lado se ha
tenido en cuenta los niveles de educación de la muestra para no cometer errores que hagan
sesgar la intención de la pregunta; frente a esto Cerda advierte: “Por eso los contenidos de
las preguntas deben corresponder a los niveles de cultura y grados de información de la
población investigada. Estos errores se podrán evitar si conoce previamente cuál es el nivel
educativo o cultural de la población.” Página 312.
Véase caracterización de las preguntas en el apartado 3.3.1
Cabe anotar que las respuestas de los estudiantes se realizan solamente a partir de las
imágenes que ven como parte de las preguntas.
3.1.2 Análisis de contenido aplicado a textos
La técnica que se utilizará para este caso es el análisis de contenido de textos, en virtud de
que esta permite interpretar el contenido de cualquier documento. Ruiz (1996), citado por
52
Canedo (2009) y Alomá (2007)9, consideran que los análisis de contenido “es una técnica
para leer e interpretar el contenido de cualquier documento, dentro de los cuales están los
libros de texto, más concretamente los documentos escritos. Se basa en la lectura como
instrumento de recogida de información…”.10
En virtud de que la investigación es de tipo
cualitativa, en el análisis de contenido, es el investigador quien al interpretar los
documentos tiene que crear sus propias nociones, sus propios símbolos y esto depende de
las intenciones que este tenga frente a la investigación; de allí la flexibilidad de esta técnica.
Al respecto Canedo, citando a Ruiz (1996) menciona: “Siguiendo un paradigma
constructivista, un texto escrito es un testimonio que puede interpretarse y en su
interpretación, es el investigador el que crea los materiales y analiza posteriormente su
evidencia a través de una prácticas interpretadoras” y, al referirse a la técnica en mención
concluye diciendo: “…parte de una serie de presupuestos según los cuales un texto
cualquiera equivale a un apoyo en el que, y dentro del cual, existen una serie de datos que
tienen un sentido simbólico que pueden extraerse de los mismos” el cual “no siempre es
manifiesto y no es único, sino que es o puede ser múltiple en función de la perspectiva y el
punto de vista desde el que se ha leído”. Lo anterior permite ver la utilidad de esta técnica
para los intereses y las motivaciones de esta investigación: las ideas previas de los
estudiantes, el uso de la historia de las ciencias, la experimentación y la relación de los
conceptos con la vida cotidiana. El mismo autor propone unas etapas dentro del desarrollo
del análisis de los textos a saber:
Elección de estrategia de análisis, la cual va en función de las relaciones que se
establecen entre el contenido, el tipo de comunicación del autor y el tipo de
planteamiento (enfoque expresivo o enfoque instrumental).
9 Ver el capítulo III de la tesis doctoral de Canedo en la referencia bibliográfica
10 Ver el análisis detallado que este autor hace sobre el tratamiento de los datos cualitativos,
en el que establece la matriz de datos como la herramienta que permite codificar y a la vez
categorizar las variables en función de las intenciones de los instrumentos de recogida de
datos.
53
Determinación del texto de campo, en el que se establece qué partes del texto serán
analizados.
Identificación de las unidades de registro o de análisis.
Categorización o construcción del texto de investigación
Por otro lado Ander-Egg (1980) citado por Alomá (2007), propone tres etapas para los
análisis de contenidos:
Establecer unidades de análisis, el cual será el fragmento que se toma como elemento
para la investigación.
Determinar las categorías de análisis de las que dependen la clasificación y la selección
de la información buscada.
Seleccionar la muestra del material a ser analizado.
Con base en lo anterior, se determinó las etapas del análisis de contenido de los textos de la
siguiente manera:
a) La estrategia de análisis será la lectura interpretativa-descriptiva, ya que por un lado
necesitamos conocer a qué presupuestos epistemológicos obedece la información y, por
otro lado los modos como el autor presenta los contenidos sobre el tema
b) La unidad de análisis, serán los libros y capítulos de cada libro dedicados a la
enseñanza de los conceptos relacionados con la flotación.
c) Las categorías del análisis tendrán un enfoque sistémico, en vista de que estas
categorías serán utilizadas en la red sistémica para un análisis más exhaustivo.
Ver el desarrollo del análisis de contenido en el apartado 3.3.2
3.1.3 Las redes sistémicas aplicadas a los cuestionarios de preguntas abiertas y el
análisis de textos
Como herramienta de organización y análisis de datos tenemos las redes sistémicas, las
cuales permiten organizar datos provenientes de cuestionarios abiertos, entrevistas y
54
observaciones en el aula. El mencionado método fue propuesto por .i.Bliss y Ogborn (1985;
1983)11
, en donde el método y su terminología usada derivan de la “lingüística sistémica”,
la cual se interesa por el significado de las palabras en cuanto a su descripción y
representación, de allí que los autores vean útil su uso para determinar las significancias
dentro de las respuestas obtenidas con estos tipos de instrumentos. Ver el desarrollo de la
red sistémica aplicado a textos escolares y el cuestionario de preguntas abiertas en el
apartado 3.3.3
3.1.4 Matriz de cruce de información
Las matrices para el cruce de información permiten relacionar variables cualitativas, las
cuales pueden ser codificadas y categorizadas, de acuerdo con las intenciones de los
instrumentos de recolección de datos. Abritta12
, realiza un exhaustivo análisis de la noción
y estructura del dato; en él, considera que la matriz de datos puede ser útil en el tratamiento
de datos numéricos y no numéricos o cualitativos, o como él los denomina “datos blandos”,
en virtud de su dificultad de análisis por procesos estadísticos, lo que implica que para que
puedan ser tratados, se los debe codificar y luego categorizar para determinar los niveles de
relevancia entre ellas.
Para la construcción de la red sistémica aplicada a los textos escolares y el cuestionario de
preguntas viertas, se utilizaron las matrices de cruce de información en forma de tablas que
registran los dato obtenido y de allí se extraen las categorías de análisis, las cuales se
recogen nuevamente el otras tablas de cruce tal como lo muestra la tabla 7 de la página 86
3.2 Población y muestra
11 Tomado del anexo III cuya referencia bibliográfica aparece como autor el Gobierno de
España.
12 La Biblioteca de la Universidad de Cádiz expone un documento en el que clasifica y
tipifica los documentos, en ellos incluye a los textos impresos: “Libros: Publicaciones no
periódicas. Su contenido puede ser muy variado y pueden presentarse en uno o varios
volúmenes.”
55
La población a analizar son los estudiantes de décimo grado de un colegio público de la
ciudad. La población estudiantil que llega al mencionado colegio es de múltiple
procedencia, lo que hace que converjan elementos socioculturales múltiples y así mismo, se
dan las características cognitivas múltiples, lo que hace que las características de ellos sean
diversas. Teniendo en cuenta lo mencionado, la muestra corresponde a doce estudiantes, a
los cuales se les aplicará el cuestionario de preguntas abiertas. Otra población involucrada
son los textos universitarios utilizados en la enseñanza de la flotación, de los cuales se han
seleccionado seis de ellos. Estos textos hacen parte de la mayoría de las bibliografías
propuestas por los cursos de física en una universidad pública de la ciudad de Cali; muchos
de los docentes de la Institución Educativa donde se realizará la investigación, utilizan este
tipo de texto; aunque cabe argüir que no todos utilizan los textos de corte universitario, pero
esto escapa a las intenciones de esta investigación.
3.3 Desarrollo metodológico
Ahora bien, se ha determinado dentro de esta etapa la siguiente secuencia de actividades de
investigación, las cuales van de la mano con el carácter y los objetivos de la misma.
- Aplicación de un cuestionario de preguntas abiertas para indagar las ideas que tienen
los estudiantes antes de la instrucción con respecto a la flotación, a lo que llamaremos
conocimiento común.
- Recolección de datos por medio de los análisis de contenido de los libros de textos
académico lo que será la representación del conocimiento científico.
- Análisis de resultados utilizando las redes sistémicas aplicadas al cuestionario de
preguntas abiertas y los análisis de contenido de los libros de textos académico
- Relación de los resultados de los análisis del cuestionario de preguntas abiertas con el
análisis de textos y los aportes de la historia y epistemología de las ciencias, por medio
de una matriz de cruce de datos, para obtener nuevas categorías.
56
- A partir del punto anterior diseñar y aplicar unas actividades experimentales
relacionadas con la flotación
- Evaluar los aprendizajes de los estudiantes sobre el mencionado concepto
3.3.1 Las preguntas del cuestionario
En primera instancia, es de anotar que las preguntas surgen a partir de la descripción de
situaciones problemáticas relacionadas con la flotación, la cual tiene relación directa con lo
que se pretende en esta investigación. Es así que a partir de las imágenes de la figura 4 se
pretende que el estudiante responda las preguntas planteadas.
a) Lo que conoce del tema
b) La relación con los problemas histórico-epistemológicos que originaron los
conceptos
c) La relación de las preguntas con situaciones de su vida cotidiana.
Es así, que por medio de una serie de situaciones relacionadas con la flotación, en los que
están implícitos otros conceptos como: densidad, forma, tamaño, peso, equilibrio estático,
superficie de sustentación y tipo de material. Es de precisar que no es posible realizar
preguntas específicas para cada elemento teórico, sino que la misma naturaleza de ellas
hace que estén involucrados más de un concepto científico, como es el caso de la primera
pregunta que hace alusión a las densidad, peso y tipo de material, por tal motivo se has
seleccionado las preguntas de tal manera que sirve para involucrar eso concepto y no que se
vean separados como normalmente ocurre en los libros de texto.
El siguiente es el cuestionario realizado a los estudiantes
Observa detenidamente los dibujos de la figura N° 4. En el vaso 1, 2 y 3, se tiene un vaso
con un líquido marcado dentro de él. Por medio de un pitillo se deposita tanto en el fondo
57
como en la superficie, una gota de aceite y agua para los vasos 1 y 2 respectivamente y una
burbuja de aire para el vaso 3. Para los tres vasos responder:
Pregunta 1
¿Hacia dónde se dirigen las gotas de aceite y agua en los vasos 1 y 2 y la burbuja de aire en
el vaso 3, después de ser depositada?
En el vaso 4 y 5 tenemos una esfera de plastilina y una de corcho respectivamente, las
cuales se depositan en el fondo y en la superficie. Piensa sobre esto:
Pregunta 2
¿Hacia dónde se dirigen cada uno de estos objetos en cada caso?, en el caso de la plastilina
Pregunta 3
¿Es posible lograr que flote en el mismo vaso?
Para el vaso 6, se deposita una lámina de metal horizontalmente sobre la superficie del agua
del vaso, luego se hace lo mismo pero con la lámina verticalmente sobre la superficie. Para
esta última imagen piensa
Pregunta 4
¿Qué sucede con la lámina en los dos casos?
Justifica tus respuestas para todos los casos.
1 3 2
aire aire
H2O H2O Oil
H2O
H2O Oil Oil
58
Figura N° 4: Situaciones hipotéticas sobre flotación. En los dibujos 1, 2 y 3, se tiene un
vaso con un líquido marcado dentro de él. Por medio de un pitillo se deposita tanto en el
fondo como en la superficie, una gota de aceite y agua para los vasos 1 y 2 respectivamente
y una burbuja de aire para el vaso 3. En el vaso 4 y 5 tenemos una esfera de plastilina y una
de corcho respectivamente, las cuales se depositan en el fondo y en la superficie. Para el
vaso 6, se deposita una lámina de metal horizontalmente sobre la superficie del agua.
3.3.2 El análisis de contenido
3.3.2.1 Estructura utilizada para el análisis de contenido
Se mencionó anteriormente que este tendrá tres etapas; la primera de ellas -la estrategia de
análisis-, ya fue determinada en el apartado 3.1.2 a). La segunda –la elección de unidad de
análisis- serán los libros y capítulos de cada texto que se haya seleccionado como muestra.
Es de destacar que se han seleccionados estos contenidos, debido que son los que se
presentan en los textos analizados en relación con la flotación de los cuerpos, a tal punto
que puede verse una replicación de la secuencia de contenidos entre un libro y otro; para tal
efecto, se han seleccionado los siguientes:
4
plastilina
H2O H2O
corcho
5 6
H2O
Lámina metálica
59
Física
L1 Física (Tippens, 1997), capítulos 14 y 15.
L2 Física Universitaria (Sears, Semanski, 1999), capítulo 14.
L3 Física vol. 1 (Lea y Burke, 1999), capítulo 13.
Química
L4 Fundamentos de Química (Zumdahl, 2000), capítulo 13.
L5 Química (Chang, 2003) ), capítulos 1, 5 y 11.
L6 Química General (Petrucci, Harwood y Herring, 20003), capítulos 6 y 13.
Asimismo, se ha realizado una lista de contenidos propios de la flotación, los que creo que
deberían ser tratados por todos los textos de la muestra; sin embargo, solo después del
análisis podremos constatar lo anteriormente dicho y son los siguientes:
A. Presión del líquido en función de la altura y la densidad
B. Presión y peso específico
C. Presión externa en un líquido
D. Principio de Arquímedes y peso aparente
E. Principio de Pascal
F. Presión atmosférica
G. Presión manométrica
H. Relación presión-volumen
En este puno nos preguntamos ¿por qué estos contenidos estructuran la comprensión del
concepto flotación de los cuerpos? Pues resulta que la mayoría de los textos consultados
ubican de una u otra forma a los contenidos en mención como parte de la explicación del
fenómeno de la flotación. Para mayor comprensión de lo expuesto revisar la categoría C del
análisis de contenido a los textos escolares.
Y la tercera, las categorías del análisis tendrán un enfoque sistémico, en vista de que
estas categorías serán utilizadas en la red sistémica para su análisis.
60
- 1 : Indagación de ideas previas sobre el tema en los lectores (estudiantes)
- 1.1 : Preguntas o situaciones de la vida cotidiana
- 1.2 : preguntas o situaciones abstractas no correspondientes a la vida cotidiana
- 2 : Uso de la historia y epistemología de las ciencias
- 2.1 : Con análisis epistemológico
- 2.2 : Como dato anecdótico o acumulativo
- 3 : Uso de la experimentación en las explicaciones de los conceptos
- 3.1: experiencias de la vida cotidiana
- 3.1.1: relacionadas con la historia del concepto
- 3.1.2: relacionadas con el concepto actual
- 3.2: prácticas de laboratorio
- 3.2.1: utilizando insumos e “instrumentación” de la vida cotidiana
- 3.2.2: utilizando insumos e instrumentación propia de laboratorio
- 4 : La relación de los conceptos que enseña con hechos de la vida cotidiana
- 4.1: ejemplos donde se aplican los conceptos en la industria, hogar y otros ámbitos
- 4.2: ejemplos abstractos que no están relacionados con la cotidianidad del estudiante
Para los textos analizados se tendrá en cuenta los siguientes aspectos: los conceptos
científicos (C), la experimentación (E), el contexto histórico (H) y la relación de los
conceptos con la vida cotidiana (VC)
3.3.3 La red sistémica aplicada al análisis de textos
La categorización y sub-categorización planteada, los textos con sus respectivos capítulos y
las temáticas, serán los insumos con los cuales se construirá la red sistémica.
El esquema siguiente muestra cómo está organizada la red sistémica
61
Figura 5. Estructura de la red sistémica a utilizar en el análisis de los datos obtenidos.
3.3.3.1 Plantilla de registro de datos de la red sistémica aplicada al análisis de
contenido.
Las convenciones de la plantilla de la red sistémica de abajo son tomadas del apartado 3.3.2
y son:
- Las casillas marcadas con la letra L (libro) mayúscula enumeradas en orden
ascendente, corresponden a cada uno de los textos utilizados en el análisis.
- Las letras mayúsculas A, B, C, D, F, G, Y H, son los temas más relevantes de la
flotación.
Flotación
1 Indagación de ideas previas
1.1 Preguntas o situaciones de la vida cotidiana
1.2 Preguntas o situaciones abstractas no correspondientes
a la vida cotidiana
2 Uso de la historia y epistemología de las
ciencias
2.1 Con análisis epistemológico
2.2 Como dato anecdótico o acumulativo
3 Uso de la experimentación
3.1 Experiencias de la vida cotidiana
3.1.1 Relacionadas con la historia del
concepto
3.1.2 Relacionadas con la manera en que se concibe actualmente el concepto
3.2 Prácticas de laboratorio
3.2.1 Utilizando insumos e
“instrumentación” de la vida cotidiana
3.2.2 Utilizando insumos e instrumentación propios de
laboratorio
4 Relación de conceptos con la vida cotidiana
4.1 Ejemplos donde se aplican los
conceptos en la industria, hogar y otros ámbitos
4.2 Ejemplos abstractos que no están relacionados con la cotidianidad del estudiante
62
- Los códigos numéricos corresponden a las cuatro categorías escogidas como
objetivos de la investigación, al igual que sus respectivas sub-categorías.
- Hay que notar que cada categoría y/o subcategoría tiene una posibilidad de tener un
máximo de 48 coincidencias, esto en virtud de que son seis libros de texto y a cada
uno se le ha indagado las ocho temáticas relacionadas en el apartado 3.3.2.
TEGORIAS
L1 L2 L3 L4 L5 L6
A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H
1 1.1
1.2
2 2.1
2.2
3 3.
1
3.1.
1
3.1.
2
3.
2
3.2.
1
3.2.
2
4 4.1
4.2
Tabla 1. Plantilla de registro para consignar los datos recolectados por medio de la red
sistémica
63
4. Resultados y análisis
4.1 Cuestionario de preguntas abiertas.
El análisis se realizó por medio de la siguiente secuencia de actividades
a. A partir de los datos crudos consignados por el grupo de estudiantes tomado como
muestra se realizó la tabulación, teniendo en cuenta la mayor cantidad de ideas en
cada una de las situaciones que plantea el cuestionario. Ver anexo 1
b. Del anexo anterior se extrajeron las ideas en función del número de veces que se
repiten en cada uno de los seis eventos del cuestionario de preguntas abiertas, sea
que fueran falsas o verdaderas dentro del conocimiento científico, tal como lo
muestra el anexo 2
c. A partir de la coincidencia de ideas se realizó una correlación entre las ideas de los
eventos relacionados para unificar ideas sobre eventos relacionados entre sí, como
lo muestra el anexo 3
Cabe anotar que todas estas ideas son producto del conocimiento común que poseen los
estudiantes, pero que de alguna manera se conecta con esas ideas intuitivas o no intuitivas
que los científicos tuvieron durante el proceso de construcción de los conceptos científicos,
además de eso, podrían tener relación con los conceptos científicos de la actualidad y más
aún estar erradas. Tal como lo muestra el anexo 4
Por otro lado hay que destacar que la manera como ellos se expresan para explicar los
fenómenos representados en las imágenes, depende del lenguaje que ellos manejen, lo que
quiere decir que en general, al dar las explicaciones utilizarán un lenguaje del sentido
común o propio del conocimiento común.
Un ejemplo de lo mencionado es la respuesta que dan dos estudiantes sobre la pregunta 1:
¿Hacia dónde se dirigen las gotas de aceite y agua en los vasos 1 y 2 y la burbuja de aire en
el vaso 3, después de ser depositada?
Las respuestas a lo que ocurre con la gota de agua en el vaso con aceite fueron: “Las dos
gotas de agua se van a la superficie por lo que el agua es menos densa que el aceite” y “Las
64
dos gotas de agua se dirigen al fondo del vaso ya que el vaso contiene aceite y el agua es
más pesada”
Aquí vemos que la primera respuesta tiene términos del lenguaje del conocimiento
científico y además de eso, la explicación se acerca a la manera como se concibe en la
ciencia sobre el fenómeno, pero el estudiante no es consciente de ello, primero porque aún
no ha tenido acercamiento a este tipo de conocimiento y segundo porque no posee los
recursos del lenguaje para dar explicaciones técnicas al respecto. Con respecto a la segunda
respuesta, utiliza términos del lenguaje del conocimiento científico pero la explicación no
corresponde al conocimiento científico; de igual manera éste no es consciente de ello.
El análisis anterior, permitirá establecer las siguientes categorías de análisis:
I. Ideas relacionadas con la historia de las ciencias, tanto arquimedianas como
pascalianas. De esta manera, vemos que existen ideas del conocimiento común que
están relacionadas con el concepto densidad, peso y empuje – arquimedianos y
superficie de sustentación y presión tanto del cuerpo flotante como del fluido que lo
soporta – pascalianos-. Los estudiantes consideran que la flotación depende en cierta
medida, de la cantidad de superficie del cuerpo que entra en contacto con la superficie
del líquido que lo empuja. Esta relación de empuje, la asimilan con términos como
“cortar” la superficie para ingresar al fondo del recipiente en el caso en que la lámina
entra de manera vertical a la superficie de agua, en caso de que entre de manera
horizontal el líquido empujará a mayor cantidad de superficie del cuerpo que flota y así
no la “cortará” y se hundirá con mayor dificultad. Así mismo, utilizan el término
“presión” para referirse al empuje del líquido sobre el cuerpo que flota y la que ejerce el
cuerpo que flota; lo hacen en el mismo sentido de la superficie de sustentación, es decir,
que la utilizan de manera análoga
Por otro lado vemos que el uso del término densidad se asume como un hecho
fundamental para que el cuerpo flote, asumiendo que los cuerpos que tienen menor
densidad flotan. Esta postura tiene relación con los planteamientos arquimedianos, en
donde la densidad del cuerpo que flota determina qué tanto se hundirá en cuerpo que
flota.
65
II. Ideas relacionadas con los conceptos científicos. Algunos de los planteamientos de los
libros de texto científico muestran relación con la hidrostática, la hidrodinámica y la
aerodinámica. Así mismo, existen ideas de los estudiantes que asumen la flotación
como resultado de las condiciones aerodinámicas que tendría el líquido como fluido, en
otras palabras, que los cuerpos flotan debido a leyes aerodinámicas que funcionan en
fluidos como el agua. Esta postura no está lejana a la realidad si asumimos que tanto el
aire como el agua – o cualquier otro líquido- son fluidos y muchos de los principios de
la física aplican para todos los fluidos, por ejemplo la presión.
III. Ideas erradas. De este punto solo se han detectado algunos errores conceptuales, los
cuales se deberá tomar en cuenta a la hora de diseñar cualquier alternativa de
enseñanza.
El pensar que siempre el cuerpo que flota es el que tiene menos densidad o el que
menos pesa, tal como lo reflejan los datos obtenidos, permite preguntarse si por ejemplo
un buque carguero cuyo material es más denso y más pesado que el agua no se hunde,
entonces qué otro elemento hay que tomar en cuenta para predecir que este no de
hundirá
Otro error conceptual es pensar que los líquidos más densos son los que flotan y los que
tienen mayor “fuerza” se hunden. Aquí se piensa que en el término fuerza como la
necesaria para que el cuerpo que flota venza el empuje, pero es claro que no se ha
tomado en cuenta otra variable fundamental y es la del empuje del líquido sobre el cual
está el objeto que flota – o se hunde-.
El creer que los cuerpos flotan en el agua porque esta última tiene oxígeno es un error.
Los estudiantes piensan que el oxígeno, en algunos casos el aire disuelto en el agua es
quien permite que algunos cuerpos floten. Es cierto que el agua tiene oxígeno disuelto,
pero no es esta la razón por la que los cuerpos floten sobre ella.
IV. Ideas que aunque son ciertas no se relacionan con los intereses de la investigación, por
lo que no serán tenidas en cuenta.
66
4.2 Análisis de contenido a libros de texto universitario
LOS TEXTOS UNIVERSITARIOS UTILIZADOS PARA EL ANÁLISIS DE
CONTENIDO
Para los textos analizados se tendrá en cuanta los siguientes aspectos: los conceptos
científicos (C), la experimentación (E), el contexto histórico (H) y la relación de los
conceptos con la vida cotidiana (VC)
Física
L1. – Física (Tippens, 1997)
C. Capítulo 14: fluidos en reposo: define en la sección 14-2 la presión como “la fuerza
normal (perpendicular) por unidad de área. P = F / A, luego establece las unidades que se
utiliza en el concepto como N/m2, lb/inch
2 o los pascales (Pa), seguidamente da un ejemplo
donde se utilizan las unidades y el concepto desde un punto de vista puramente teórico. En
la sección 14-3, define lo que es la presión de un fluido como: “la fuerza que ejerce un
fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene; dicha fuerza siempre es
perpendicular a dichas paredes” para el caso de los fluidos se utiliza la definición
matemática de P = F/A transformada en términos de la densidad del fluido como P = dgh,
donde d = masa del fluido, h = altura de la columna que lo contiene (suponiendo que el
recipiente es una columna o cilindro) y g es la gravedad de la tierra.
Establece las maneras de medir la presión por medio de un manómetro en caso de un fluido
diferente a la atmósfera y un barómetro para esta última. En adelante utiliza lo anterior para
describir y explicar las bases teóricas de una prensa hidráulica y el principio de
Arquímedes.
Capítulo 15: Fluidos en movimiento: la sección 15-2 explica la relación presión-velocidad
de un fluido en movimiento y en la sección 15-3 establece las bases teóricas de la ecuación
de Bernoulli y en la sección 15-4 habla acerca de las aplicaciones de dicha ecuación
E. No presenta
H. No presenta
67
VC. No presenta
L2. – Física Universitaria (Sears, Semanski, 1999)
C. Capítulo 14: Mecánica de fluidos: no define directamente el concepto presión sino que
lo utiliza para definir la presión en un fluido, supone que dada la definición de presión
como P= F/A y la unidades utilizadas para tal efecto, se puede establecer la presión de un
fluido conociendo la altura de la columna que lo contiene, el masa del fluido y la gravedad,
luego establece relaciones entre las condiciones iniciales y finales de un fluido en el cual ha
habido un cambio en la presión. Seguido de esto explica la presión absoluta y la presión
manométrica. Más adelante establece en la sección 14-7 la ecuación de Bernoulli y sus
aplicaciones. En la sección 14-9 amplia el concepto al utilizarlo para describir la viscosidad
(ή) como el esfuerzo cortante (como gradiente de presión) F/A por la razón de deformación
(v/l); es decir, ή = F/A/ v/l
E. No presenta
H. No presenta
VC. Los ejemplos utilizados son de alguna manera una representación de sucesos reales, en
los cuales se determina fácilmente la relación entre el concepto y los fenómenos asociados
a éste
L3. – Física vol. 1 (Lea, Burke, 1999)
C. Capítulo 13: Los fluidos: En la sección 13-1 define que es un fluido y la relación que
tiene con la presión. La sección 13-2 explica las propiedades de los fluidos, dentro de ellas
está la presión, y la define como “la presión de un fluido sobre cualquier superficie es la
magnitud de la fuerza normal por unidad de área, que ejerce el fluido sobre la superficie”,
luego establece las unidades de medida de la presión como el pascal (Pa) = 1N/m2 y 1atm =
1.013250 X 105 Pa, luego presenta unos ejemplos netamente teóricos. En el apartado
13.2.3, presenta una explicación de cómo se origina la presión en el fluido y lo explica en
términos de la teoría cinética de los gases. Más adelante explica el funcionamiento de
68
barómetro y la relación con la atmósfera, seguido del principio de Arquímedes. En la
sección 13.5 habla expresamente de la dinámica de fluidos. Y la ecuación de Bernoulli.
E. No presenta
H. Elabora una introducción desde el punto de vista histórico (aunque muy somero), de
cómo se construye el concepto de presión atmosférica y otros conceptos relacionados.
Existe otro apartado: “para profundizar” en el que relata la manera como se llevaron a cabo
algunos experimentos por parte de Otto von Guericke.
VC. La relación que existe entre los fenómenos y el concepto no se evidencia de manera
notable; sin embargo, hay ejemplos claros en los que hace alusión a fenómenos de la vida
real y cotidiana.
Química
L4. - Fundamentos de Química(Zumdahl, 2000)
C. El estudio del concepto se restringe y profundiza en el capítulo 13. Menciona la presión
como una propiedad de los gases: “una de las propiedades más evidentes de los gases es
que ejercen presión sobre sus alrededores” Las unidades de presión (mm de Hg o torr) y
unidades SI (pascal y atm) Conversión de unidades.
En adelante utiliza esta premisa para explicar y hacer cálculos sobre la Ley de Boyle, Ley
de los gases ideales, ley de Dalton de las presiones parciales y la variación de la presión
según la Teoría cinética de los gases. Presenta algunos datos que demuestran la
aplicabilidad de las teorías relacionadas con la presión.
E. Da como ejemplo un globo con aire y aclara sobre éste: “el lado interior empuja los
lados elásticos del mismo y lo mantiene firme”, luego toma el ejemplo de la lata de gaseosa
que se aplasta por acción de la presión atmosférica. Sigue con el barómetro, quién lo
inventó y explica el experimento de Torriceli.
H. No presenta
VC. No presenta
69
L5. - Química (Chang, 2003)
C. Capítulo 1: Herramientas de la Química: define el concepto presión como un concepto
fundamental. “La presión se define como fuerza aplicada por unidad de área”, es decir
P=F/A. Luego introduce el concepto de presión atmosférica: “la fuerza experimentada por
cualquier área expuesta a la atmósfera terrestre es igual al peso de la columna de aire que
soporta dicha área. La presión ejercida por esta columna de aire se denomina presión
atmosférica”. Seguidamente establece las unidades de medida de la presión por medio de la
atmósfera (atm) = 760 mm de Hg, luego las unidades SI como: Pa = N/m2; por lo tanto:
1 atm = 101325 Kpa. Páginas 17 y 18.
Capítulo 5: Los Gases. Retoma las consideraciones anteriores para ampliar el concepto de
presión atmosférica. Toma el aire como una mezcla de gases con un peso sobre la
superficie de la tierra.
En adelante utiliza lo anterior para explicar las leyes de los gases: Ley de Boyle, Ley de
Dalton de las presiones parciales y la teoría cinético-molecular de los gases en consonancia
con la ley delos gases ideales. Páginas 167- 198.
Capítulo 11: Cambios de Fase: Utiliza los conceptos iniciales para explicar los conceptos
presión de vapor, presión crítica y diagramas de fase. Páginas 472- 484
H. Menciona el barómetro como instrumento de medición de esta variable y menciona a
Torricelli como el científico inventor de tal instrumento
VC. Lo más relevante son los artículos presentados como: “la Química en Acción” en la
que trata de establecer relación con otros fenómenos de la naturaleza y otros, producto del
avance técnico y tecnológico.
L6. - Química General (Petrucci, Harwood y Herring, 20003)
C. Capítulo 6: Gases: utiliza la teoría cinética de los gases para explicar la presión de un
gas, luego utiliza la expresión F = P / A para definir presión que se cumple para gases,
sólidos y líquidos. Da un ejemplo para el sólido (dos cilindros de igual masa, ejercen igual
fuerza aunque sus áreas presionadas sean diferentes, luego la presión es diferente para cada
uno de los estados de la materia. Sigue con las unidades de presión en un líquido así:
70
P = F / A = W / A = m g / A = g h A d / A = g h d, por lo cual solo depende l¡ de la
gravedad, la altura y la densidad.
Continúa con la presión atmosférica, utilizado el experimento de Torriceli, luego la
utilización de un barómetro para la medición de la presión atmosférica y utiliza lo anterior
para explicar la Ley de Boyle, gases ideales y la Ley de Dalton de las presiones parciales.
Capítulo 13: Utiliza lo anterior para explicar la presión del vapor de un líquido.
E. No presenta
H. No presenta
VC. No presenta
CATEGORIAS
L1 L2 L3 L4 L5 L6
A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H A B C D E F G H
1 1.1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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1.2
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2 2.1
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7
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2.2
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1
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0
1
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1
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0
1
1
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0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0 7
3 3.
1
3.1.
1
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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0
0
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0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
3.1.
2
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0
0
0
0
0
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0
0
0
0
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0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
3.
2
3.2.
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
3.2.
2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
4 4.1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0 23 8
71
4.2
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1 15
Tabla 2. Plantilla de registro de datos recolectados por medio de la red sistémica
A continuación veremos el consolidado de las coincidencias en las cuatro categorías que
han sido objetos de análisis y que están consignadas en la siguiente tabla.
CATEGORIAS DE ANÁLISIS
TOTAL
COINCIDENCIAS
DE 48 POSIBLES
%
1. Indagación de ideas previas
sobre el tema en los lectores
(estudiantes)
1.1. Preguntas o situaciones de
la vida cotidiana
0 0,0
0
1.2. Preguntas o situaciones
abstractas no correspondientes a
la vida cotidiana
0
2. Uso de la historia y
epistemología de las ciencias
2.1. Con análisis
epistemológico
7 14,6 0
2.2. Como dato anecdótico o
acumulativo
7
3. Uso de la experimentación en
las explicaciones de los
conceptos
3.1.
experiencias
de la vida
cotidiana
3.1.1.
Experiencias
relacionadas con
la historia del
1 2,1
72
concepto
científico
0
3.1.2.
Experiencias
relacionadas con
el concepto
científico actual
0
3.2.
prácticas de
laboratorio
3.2.1. Utilizando
insumos e
“instrumentación”
de la vida
cotidiana
1
3.2.2. Utilizando
insumos e
instrumentación
propia de
laboratorio
0
4. La relación de los conceptos
que enseña con hechos de la
vida cotidiana
4.1. Ejemplos donde se aplican
los conceptos en la industria,
hogar y otros ámbitos
23 47,9 8
4.2. Ejemplos abstractos que
no están relacionados con la
cotidianidad del estudiante
15
73
Tabla 2. Consolidado de coincidencias de las cuatro categorías objeto de análisis.
La primera categoría, Indagación de ideas previas sobre el tema en los lectores
(estudiantes), no arrojó ningún resultado lo que hace entrever que ninguno de los seis
textos analizados le da importancia a lo que el estudiante trae en mente antes de la
instrucción, ni con preguntas o situaciones de la vida cotidiana ni preguntas o situaciones
abstractas no correspondientes a la vida cotidiana, pero que el estudiante lleva consigo.
La segunda categoría, Uso de la historia y epistemología de las ciencias, se encontraron
siete coincidencias correspondiente a un 14,6%. Esto permite ver que el uso de la historia
de la ciencia se hace de manera escasa y cuando esto ocurre solo se remiten a datos
históricos a manera de anécdota o como un dato acumulativo de sucesos, sin que se dé un
mínimo de análisis de esos datos históricos, es decir sin epistemología.
Para la tercera categoría, Uso de la experimentación en las explicaciones de los
conceptos, tenemos que su uso es casi nulo con una sola coincidencia equivalente al 2,1%.
Aquí debemos resaltar el hecho de que no existe interés por realizar experimentación
alguna, ni desde las experiencias de la vida cotidiana, ni desde las prácticas de laboratorio;
más aún, no se toma en cuenta la misma instrumentación de laboratorio de ciencias para
realizar una práctica relacionada con el concepto que se enseña.
Con respecto a la categoría, La relación de los conceptos que enseña con hechos de la
vida cotidiana, se encontró ocho coincidencias equivalente al 16,6% en torno a ejemplos
donde se aplican los conceptos en la industria, hogar y otros ámbitos. Se encontró además,
15 (31,4%) coincidencias en donde al contrario de lo que se esperaba, se dan ejemplos
abstractos que no están relacionados con la cotidianidad del estudiante
Los análisis anteriores muestran que evidentemente los libros de textos le prestan poca
importancia al uso de la historia y la epistemología de las ciencias, a las ideas previas de los
estudiantes y la experimentación.
74
4.3 Ideas acerca de la flotación extraídas desde la historia del concepto.
En este punto se tendrá en cuenta algunas de las bases teóricas que aportaron los científicos
Arquímedes y Pascal en relación con la flotación. Las siguientes son algunos de los
enunciados que del mencionado análisis se puede extraer:
Principio de equilibrio natural de los cuerpos. Mora (2007) cita a Aristóteles “Todo
movimiento (excepto el movimiento de los astros sobre los cuales actúa un impulso
divino) era considerado una "violencia" ejercida sobre un objeto. El movimiento, por
consiguiente, requería una fuerza. Cuando cesaba la fuerza, el objeto volvía a su
estado natural de reposo.”
Principio de equilibrio hidrostático (Principio de Arquímedes). “Supongamos que
un fluido es de tal carácter que sus partes reposan de igual forma y siendo continuas,
la parte que está menos empujada es conducida por la que está más empujada; y cada
una de sus partes es empujada por el fluido que está encima de ella en una dirección
vertical, si el fluido está sumergido y comprimido por algo más”
Relación entre el reposo y la proporcionalidad. “… el reposo se puede interpretar
como que la razón de la parte que comprime es a la parte comprimida igual que la
razón de otra parte que comprime es a otra parte comprimida, siendo las dos partes
comprimidas uniformes e iguales.” Mora (2007)
Definición de la densidad (gravedad específica). Densidad = masa de un
cuerpo/volumen de un cuerpo: “Los sólidos aquellos que, tamaño a tamaño, son de
igual peso con el fluido, silos deja caer en el fluido, se sumergen de tal forma que no se
proyectan sobre la superficie pero no se hunden más abajo” Mora (2007)
Definición de presión hidrostática. Si un fluido está en reposo, la fuerza que ejerce
contra cualquier elemento de la superficie de la pared del recipiente que lo contiene
es perpendicular a dicha superficie, y la fuerza que ejerce la pared sobre el fluido también
es normal a la pared.
La presión dentro del seno del fluido. Un pequeño cubo del fluido, cualquiera que sea su
orientación, se encuentra en equilibrio bajo la acción de fuerzas dirigidas hacia su
interior y perpendiculares a sus caras. Recíprocamente, el fluido contenido en ese elemento
de volumen ejerce fuerzas normales a las caras del cubo y dirigidas hacia afuera. Como hemos dicho
75
que el cubo que considerábamos podía tener cualquier orientación, resulta claro que la
presión existe como un estado de fuerza perpendicular dentro del fluido.
Relación entre la presión y la altura dentro del fluido. La presión no es una magnitud constante,
sino que depende a la altura en que se encuentra el punto considerando en el seno del fluido. Vamos
ahora a deducir entre la presión y la altura en un fluido; para ello, consideremos un cubo de fluido que
se encuentra en equilibrio. La presión que sufre el cuerpo sumergido aumentará o
disminuirá en función de la altura a la que este el cuerpo dentro del fluido.
4.4 Triangulación
Como se dijo antes, en esta tarea se tomarán en cuenta los resultados de los análisis de la
encuesta de preguntas abiertas para identificar las ideas de los estudiantes antes de la
instrucción (I), el análisis de contenido a los libros de texto científico (T) y los aportes de la
historia y epistemología de las ciencias (H).
Algunas de las ideas científicas con respeto a la flotación son comunes para los tres tópicos
analizados, a saber:
Densidad
I: Los estudiantes utilizan el término densidad para explicar el fenómeno de la flotación.
Algunos lo hacen de manera acertada, otros no. Dentro de estos están los que consideran
que la densidad es la causante de que los cuerpos floten.
T: Los libros de texto utilizan el término para explicar porque los cuerpos flotan
H: Arquímedes utiliza el concepto para describir el fenómeno de la flotación desde la
compresión de equilibrio entre el cuerpo que flota y el líquido que lo soporta.
Empuje
I: Algunos estudiantes creen que el líquido empuja al objeto que flota, aunque el empuje lo
ven como presión, fuerza o peso.
76
T: Actualmente los textos utilizan el concepto empuje como la clave de la flotación.
H: Arquímedes complementa la explicación de la flotación por medio del empuje y su
relación con la densidad de los cuerpos y esto se ve evidente en la anécdota de la corona de
oro del rey Hierón de Alejandría.
Superficie de sustentación
I: Los estudiantes consideran que el área del cuerpo flotante en contacto con el líquido es la
que determina si el cuerpo flotará o no. La superficie de sustentación mencionada la
relacionan con el hecho de que el cuerpo se hunda con mayor o menor facilidad,
dependiendo de la posición con que entra en contacto con la superficie del líquido
H: Pascal construye este concepto a partir de una serie de experimentos y demostraciones
sobre el equilibrio de los líquidos, expone la relación que existe entre el empuje y la
superficie de sustentación del cuerpo que flota.
T: Los libros de texto utilizan el concepto aunque de manera escasa para explicar la
flotación de cuerpos sólidos en un fluido
Por lo anterior, puedo decir que los conceptos clave que se deben tener en cuenta al hablar
de flotación son la densidad del líquido y del cuerpo que flota, el empuje que ejerce el
líquido sobre el cuerpo que flota y la superficie de sustentación del cuerpo que flota, pero
además de eso, se debe de tener en cuenta otros aspectos importantes que arrojan los
análisis como por ejemplo los errores conceptuales de los estudiantes evidenciados en las
indagaciones de ideas previas, el poco o casi nulo uso de la historia y epistemología de las
ciencias en las explicación de los conceptos y, la experimentación de la cual adolecen los
libros de texto científico, tal como muestran los resultados. Considero entonces, que el
diseño y desarrollo de prácticas experimentales en torno a la flotación deben considerar los
aspectos en mención.
77
4.5 El diseño del experimento
La triangulación realizada arriba, da a la vez pautas para el diseño y desarrollo de
experiencias escolares, las cuales tendrán en cuenta los aspectos analizados y mencionados
en el punto anterior, es así que se ha diseñado la siguiente secuencia de experiencias
escolares:
Las mismas situaciones expuestas a los estudiantes para la indagación de las ideas previas
servirán para la realización de las experiencias. Ver figura de abajo.
78
Figura N° 6: Situaciones reales sobre las cuales se trabajará experimentalmente. En
los los dibujos 1, 2 y 3, se tiene un vaso con un líquido marcado dentro de él. Por medio de
un pitillo se deposita tanto en el fondo como en la superficie, una gota de aceite y agua para
los vasos 1 y 2 respectivamente y una burbuja de aire para el vaso 3. En el vaso 4 y 5
tenemos una esfera de plastilina y una de corcho respectivamente, las cuales se depositan
en el fondo y en la superficie. Para el vaso 6, se deposita una lámina de metal
horizontalmente sobre la superficie del agua.
1 3 2
4
aire aire
H2O H2O Oil
H2O
H2O Oil Oil
plastilina
H2O H2O
corcho
5 6
H2O
Lámina metálica
79
a. Con los materiales necesarios a mano y teniendo en cuenta las situaciones
planteadas para cada uno de los vasos, realizar las experiencias y registrar las
observaciones en la tabla correspondiente. Describe lo observado en cada una de las
situaciones y consigna lo observado en las tablas de abajo.
NOMBRE GRADO
RECIPIENTE CON AGUA
SITUACIÓN OBSERVACIÓN
GOTA DE ACEITE EN LA SUPERFICIE
GOTA DE ACEITE EN LA EN EL FONDO
BURBUJA DE AIRE EN LA SUPERFICIE
BURBUJA DE AIRE EN EL FONDO
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
LA SUPERFICIE
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
EL FONDO
TROZO DE CORCHO EN LA SUPERFICIE
TROZO DE CORCHO EN EL FONDO
TROZO DE METAL EN LA SUPERFICIE
TROZO DE METAL EN EL FONDO
Tabla 3. Recolección de datos para recipiente con agua
80
NOMBRE GRADO
RECIPIENTE CON ACEITE
SITUACIÓN OBSERVACION
GOTA DE AGUA EN LA SUPERFICIE
GOTA DE AGUA EN EL FONDO
BURBUJA DE AIRE EN LA SUPERFICIE
BURBUJA DE AIRE EN EL FONDO
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
LA SUPERFICIE
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
EL FONDO
TROZO DE CORCHO EN LA SUPERFICIE
TROZO DE CORCHO EN EL FONDO
TROZO DE METAL EN LA SUPERFICIE
TROZO DE METAL EN EL FONDO
GOTA DE ACEITE EN LA SUPERFICIE
GOTA DE ACEITE EN LA EN EL FONDO
BURBUJA DE AIRE EN LA SUPERFICIE
BURBUJA DE AIRE EN EL FONDO
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
LA SUPERFICIE
TROZO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (ICOPOR) EN
EL FONDO
TROZO DE CORCHO EN LA SUPERFICIE
TROZO DE CORCHO EN EL FONDO
TROZO DE METAL EN LA SUPERFICIE
TROZO DE METAL EN EL FONDO
Tabla 4. Recolección de datos para recipiente con aceite.
81
A más de realizar la experiencia con las gotas de los líquidos agua-aceite, prueba con otras
sustancias líquidas como alcohol-agua, alcohol-aceite, y otras, como benceno-hexano.
Determina con cuáles parejas de sustancias es posible realizar la experiencia, indicando las
razones.
b. Tomando como base el vaso 6 de la lámina metálica en un recipiente con agua,
realiza el mismo proceso pero utilizando láminas de diferente tamaño y registra lo
observado en la siguiente tabla:
NOMBRE GRADO
OBSERVACIONES CON MATERIALES PLANOS
TIPO DE
MATERIAL DIMENSIONES PESO (g) OBSERVACIONES
Tabla 5. Recolección de datos para recipiente con agua con materiales planos
82
Luego de realizar esta actividad, prueba con otras sustancias sólidas como
madera, hierro, una canica de vidrio, maderas livianas con maderas pesadas,
etcétera.
c. Después de realizar la actividad de la esfera de plastilina, intenta modificar la forma
de la plastilina de tal manera que se suspenda en la superficie del agua, luego de
ello, deposita sobre la plastilina monedas de la misma denominación, contando la
cantidad necesaria para que la plastilina se hunda hacia el fondo de recipiente.
Registra los datos en una tabla. Ahora responde la pregunta: ¿Es posible volver a
modificar la forma de la plastilina para que resista más monedas? Si la respuesta es
que sí, vuelve a modificar la forma de la plastilina hasta donde se pueda, para que
resista más monedas y vuelve a registrar los datos. Realiza la misma operación hasta
que ya no sea posible más peso de monedas. Consigna los datos en la tabla
siguiente:
Nota: Utilice la misma cantidad de plastilina encada una de las modificaciones
83
NOMBRE GRADO
OBSERVACIONES CON PLASTILINA
MODIFICACIÓN
N°
CANTIDAD
DE
MONEDAS
PESO DE
LAS
MONEDAS
OBSERVACIONES
1
2
3
4
5
Tabla 6. Recolección de datos para recipiente con agua con plastilina.
En el Anexo 5 se observan las evidencias de los datos registrados por los estudiantes
en cada una de las actividades planteadas.
84
4.6 Evaluación
Preguntas de evaluación de los conceptos relacionados con los experimentos
A cada uno de los estudiantes que participaron se les entregó un test de preguntas, las
cuales tratan de indagar lo aprehendido por medio de las experiencias en torno a la
flotación. Las preguntas buscan relacionar los tres ejes que han movido los intereses de esta
investigación:
- Identificar si las ideas previas que se catalogaron como errores conceptuales aún persisten
en los estudiantes
- Los conocimientos adquiridos en relación con las ideas científicas de Arquímedes y
Pascal
- Lo que la ciencia hoy en día acepta en relación con la flotación y que se representa en los
libros de texto científicos.
Así, las preguntas de este análisis de valuación son las siguientes
1. Tenemos dos embarcaciones que están juntas en alta mar, la una es una pequeña
canoa fabricada en madera y la otra es un buque carguero de 300 toneladas de peso
utilizado para trasportar grandes cantidades de carga. ¿Por qué, si la embarcación
grande es mucho más pesada que la otra, no se hunde?
2. Qué concepto o conceptos de la física crees que se podría aprender con las
experiencias realizadas.
3. Tenemos los siguientes objetos sobre un estanque: un corcho, un barquito de papel,
una pelota de caucho, una rana nadando, una hoja de árbol grande, un pato nadando.
¿Qué tienen en común todos ellos que hace que se suspendan sobre la superficie del
agua? y de ¿qué depende para que flote?
4. Ahora tenemos los siguientes objetos, los cuales se dejan caer sobre la superficie del
mismo estanque: una canica de cristal, una esfera de acero (balín), una roca, una
85
moneda de cobre, el mismo barco grande de la primera pregunta hundiéndose. ¿Qué
hace que todos estos objetos se hundan?
5. Si tienes un objeto cualquiera y lo sueltas sobre la superficie del estanque, ¿Qué
debes saber acerca de él para saber si se suspenderá en la superficie o no?
Los resultados de la evaluación se consignan en el anexo 5
A partir de los datos recolectados en el anexo 6, se han extraído algunas ideas relacionadas
con cada una de las situaciones planteadas en el test de evaluación.
Ver tabla de abajo.
86
IDEAS SOBRE FLOTACIÓN EN CADA UNA DE LAS SITUACIONES PLANTEADAS EN LA
EVALUACIÓN
1. Tenemos dos
embarcaciones que están
juntas en alta mar, la una es
una pequeña canoa
fabricada en madera y la
otra es un buque carguero
de 300 toneladas de peso
utilizado para trasportar
grandes cantidades de carga.
¿Por qué, si la embarcación
grande es mucho más
pesada que la otra, no se
hunde?
2. Qué concepto o
conceptos de la física
crees que se podría
aprender con las
experiencias realizadas.
3. Tenemos los siguientes objetos
sobre un estanque: un corcho, un
barquito de papel, una pelota de
caucho, una rana nadando, una
hoja de árbol grande, un pato
nadando. ¿Qué tienen en común
todos ellos que hace que se
suspendan sobre la superficie del
agua? y de ¿qué depende para
que flote?
4. Ahora tenemos los siguientes
objetos, los cuales se dejan caer
sobre la superficie del mismo
estanque: una canica de cristal, una
esfera de acero (balín), una roca,
una moneda de cobre, el mismo
barco grande de la primera
pregunta hundiéndose. ¿Qué hace
que todos estos objetos se hundan?
5. Si tienes un objeto cualquiera y lo sueltas sobre la
superficie del estanque, ¿Qué debes saber acerca de
él para saber si se suspenderá en la superficie o no?
La forma del objeto
Densidad, presión,
volumen, peso y
fuerza. Estas cuatro
variables las relacionan
con el objeto que flota
y el fluido que lo
soporta (agua)
Los cuerpos que flotan son
ligeros, menos pesados o menos
densos que el líquido sobre el
cual flotan
Los objetos macizos y pesados se
hunden. La densidad y el peso
hacen que se hunda. Pero en
algunos casos la cantidad de aire
presente en el cuerpo. Además de
eso está condicionado al tipo de
material del que está conformado
el objeto que flota. Los objetos de
alta densidad se hunden y los de
baja densidad flotan.
Se debe conocer su masa y volumen para conocer su
densidad, si es más denso que el agua del estanque
se hundirá, si pasa lo contrario se suspende en la
superficie
Un barco flotará según la
forma que tenga, mientras
más alto y más ancho sea
mayor peso soportará
Hacen especial
referencia a la densidad
del cuerpo que flota en
relación con el líquido
que soporta al objeto.
La densidad en función
de la cantidad de masa
confinada en pequeños
volúmenes
Pero además de eso está el aire
involucrado a mayor cantidad de
aire dentro del objeto mayor será
su capacidad de flotar
Existe una relación de proporción
entre la densidad del objeto que
flota y el líquido que lo soporta
La fuerza, la densidad, saber si es pesado o liviano y
saber si tiene o no aire por dentro para sumergirse.
Si el barco es hueco
entonces el aire dentro de él
no lo dejara hundirse a
mayor espacio hueco mayor
capacidad de flotar
consideran que tanto el
objeto que flota como
el que lo empuja
ejercen presión el uno
sobre el otro
La densidad porque uno objetos
pesan mucho, son pequeños como
pueden ser grandes y no pesar nada
La forma del objeto, si es plano u hondo
Debemos saber si tiene aire o no
Debemos saber cuál es el material del que está
elaborado el objeto que flota como plástico, metal,
etcétera
Tabla 6. Ideas relacionadas con cada una de las situaciones planteadas en el test de
evaluación.
87
La tabla anterior permite tomar categorizar las ideas principales que los estudiantes tienen
después de haber realizado los experimentos, para ello se hará una lista de esas ideas, luego
se relacionarán con el concepto científico y por último se establecerá la relación con los
tópicos que ha abordado la investigación: las ideas previas de los estudiantes en función de
los errores conceptuales que tenía antes de la instrucción, las ideas desde la historia y
epistemología de las ciencias y lo que aborda desde el conocimiento científico actual
plasmado en los libros de texto. La siguiente tabla muestra lo mencionado.
CATEGORIZACIÓN DE LAS IDEAS DE LOS ESTUDIANTES ENCONTRADAS A PARTIR
DE LA EVALUACIÓN REALIZADA DESPUES DE LOS EXPERIMENTOS
IDEAS
CONCEPTO
CIENTÍFICO
ERRORES CONCEPTUALES
DETECTADOS EN LA
INDAGACIÓN DE IDEAS
PREVIAS
HISTORIA DE LAS
CIENCIAS LIBROS DE TEXTO
Para que un cuerpo flote se debe tener en cuenta la
forma.
FORMA El estudiante no consideraba que la
forma del objeto incide en la
capacidad de flotación PASCAL
La capacidad de flotación dependerá de qué tanto
la superficie del mismo haga contacto con el
líquido en el cual flota
SUPERFICIE DE
SUSTENTACIÓN no concebía la relación entre la
superficie sumergida y el empuje del
líquido PASCAL
PRINCIPIO DE
PASCAL
Un barco flotará más si tiene un espacio hueco con
aire, mientras más grande sea este espacio más
capacidad de flotar tendrá
SUPERFICIE DE
SUSTENTACIÓN
Los conceptos relacionados con las experiencias
realizadas son: densidad, presión, volumen, peso y
fuerza. Estas cuatro variables las relacionan con el
objeto que flota y el fluido que lo soporta (agua)
DENSIDAD
PRESIÓN VOLUMEN
FUERZA
PESO
Los estudiantes desconocían la
relación entre estas variables y las
mencionaban de manera aislada
ARQUÍMEDES Y
PASCAL
DENSIDAD
PRESIÓN VOLUMEN
FUERZA
PESO
Hacen especial referencia a la densidad del cuerpo
que flota en relación con el líquido que soporta al
objeto. La densidad en función de la cantidad de
masa confinada en pequeños volúmenes
DENSIDAD EMPUJE
Desconocían este aspecto, ya que ni
siquiera lo mencionan ARQUÍMEDES
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
Consideran que tanto el objeto que flota como el
que lo empuja ejercen presión el uno sobre el otro
EQUILIBRIO
HIDROSTATICO Desconocían este aspecto, ya que ni
siquiera lo mencionan
ARQUÍMEDES Y
PASCAL
PRINCIPIO DE
PASCAL Y PRINCIPIO
DE ARQUÍMEDES
Los cuerpos que flotan son ligeros, menos pesados
o menos densos que el líquido sobre el cual flotan
DENSIDAD
EMPUJE
En la mayoría de los casos tenían
una concepción invertida de la
densidad del cuerpo que flota.
Pensaban que el cuerpo que flota es
el que tiene mayor densidad ARQUÍMEDES
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
88
Pero además de eso está el aire involucrado a
mayor cantidad de aire dentro del objeto mayor
será su capacidad de flotar
DENSIDAD DEL AIRE
No involucraban al aire como un
factor relacionado con la flotación
Uno de los aspectos a tomar en cuenta es el tipo de
material de que está conformado el objeto que
flota. Los objetos de alta densidad se hunden y los
de baja densidad flotan.
PROPIEDADES FÍSICAS
Y QUÍMICAS DEL
MATERIAL QUE FLOTA
No tenían en cuento las propiedades
físicas y químicas de los materiales
ARQUÍMEDES Y
PASCAL
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
Existe una relación de proporción entre la
densidad del objeto que flota y el líquido que lo
soporta
EMPUJE
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
Desconocían este aspecto ARQUÍMEDES
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
La densidad porque unos objetos pesan mucho,
son pequeños como pueden ser grandes y no pesar
nada
DENSIDAD: RELACIÓN
DE
PROPORCIONALIDAD
ENTRE MASA Y
VOLUMEN ARQUÍMEDES
PRINCIPIO DE
ARQUÍMEDES
Para saber si un cuerpo flotará o no sobre un
líquido se debe conocer masa, volumen, densidad,
forma, tipo de material
MASA
VOLUMEN
DENSIDAD
FORMA
TIPO DE MATERIAL
ARQUÍMEDES Y
PASCAL
Tabla 7. Categorización de las ideas principales que los estudiantes tienen después de
haber realizado los experimentos.
La tabla anterior nos da una idea de cómo los estudiantes que realizaron los experimentos,
por un lado, han modificado las concepciones que tenían acerca de la flotación de los
cuerpos y por otro, han interiorizado (aunque no de manera radical) los conceptos
científicos. Ahora bien, uno de los hallazgos más importantes radica en el hecho de que se
empieza a evidenciar una transición del esquema mental inicial que trae el estudiante sobre
flotación y los que se concibe desde el conocimiento científico. Se hace evidente tanto en el
lenguaje como en la misma concepción, que ha empezado a ser modificada. Si miramos la
respuesta que el estudiante Nº 12 dio sobre la pregunta 1: “Observa detenidamente los
dibujos de la figura N° 4. En el vaso 1, 2 y 3, se tiene un vaso con un líquido marcado
dentro de él. Por medio de un pitillo se deposita tanto en el fondo como en la superficie,
89
una gota de aceite y agua para los vasos 1 y 2 respectivamente y una burbuja de aire para el
vaso 3. Para los tres vasos responder:
¿Hacia dónde se dirigen las gotas de aceite y agua en los vasos 1 y 2 y la burbuja de
aire en el vaso 3, después de ser depositada?”, a esto respondió: “Se queda en la parte de
arriba porque el agua y el aceite no se mezclan entre sí, es una mezcla heterogénea” vemos
que inicialmente la tenía errada; el hecho de que la mezcla sea heterogénea, no es condición
suficiente para que el cuerpo flote. De hecho, los cuerpos que flotan no se mezclan con el
fluido en que están suspendidos. Aquí no se ve evidencia de que el estudiante tenga siquiera
la noción de densidad del cuerpo que flota, tampoco la forma o el tipo de material, entre
otras. Pero, después de realizar la actividad experimental responde a la pregunta 3 del test
de evaluación: “Tenemos los siguientes objetos sobre un estanque: un corcho, un
barquito de papel, una pelota de caucho, una rana nadando, una hoja de árbol
grande, un pato nadando. ¿Qué tienen en común todos ellos que hace que se
suspendan sobre la superficie del agua? y de ¿qué depende para que flote?”. La
respuesta que dio fue “Tienen la densidad más pequeña que el peso del agua. Entre más
peso tenga el objeto más fácil es que se hunda”
Dentro de estos últimos, existen algunos relacionados con el desarrollo histórico y
epistemológico y otros, con lo que los libros de texto mencionan sobre la flotación de los
cuerpos. La tabla también muestra los conceptos científicos que están estructurando al
fenómeno de la flotación como lo es la densidad, la masa, el volumen; con estas tres
variables construyen cognitivamente la densidad como la relación de proporcionalidad que
existe entre la masa y el volumen. Así mismo, conciben que la densidad es una de las
propiedades de la materia responsable de la flotación y que cuando se trata de cuerpos
sólidos o líquidos suspendidos en un medio líquido de mayor densidad, flotan. Otra de las
concepciones adquiridas está la de equilibrio hidrostático que se da entre la presión que
experimenta el cuerpo en función del empuje que ejerce el líquido sobre el cuerpo que flota,
este principio llamado Principio de Arquímedes, es manejado ampliamente por los libros
de texto como se vio anteriormente.
90
Cuando el estudiante habla de la relación que existe entre la cantidad de líquido en contacto
con el cuerpo que flota nos referimos a lo que Pascal llama superficie de sustentación. Esta
concepción se manifiesta cuando el estudiante concibe que los barcos más grandes, más
altos y más anchos son los que resisten más peso, aludiendo a la forma que debe tener este
para que la relación superficie de sustentación-empuje sea el máximo para ese objeto.
Por último identifican las variables involucradas en la flotación como son masa, volumen,
densidad, presión, superficie de sustentación y en ese mismo sentido reconocen que para
saber si un cuerpo flotará o no en un medio líquido determinado, se debe conocer algunas
de sus propiedades como son la densidad, el tipo de material, y qué tanto se sumergirá
dentro del líquido.
91
5. CONCLUSIONES Y PROSPECTIVAS
5.1 Conclusiones generales
A la luz del desarrollo de esta investigación y de los resultados obtenidos durante el
desarrollo metodológico, se puede decir como conclusión que:
En general, los libros de texto hacen poco o casi nulo uso de la experimentación como una
manera de acercar al estudiante al conocimiento científico, no lo hace en ningún sentido, ni
desde eventos de la vida cotidiana, ni contextualizando la teoría al conocimiento práctico,
es decir el que se evidencia en el uso y desarrollo de la tecnología en las diferentes
industrias. Esto hace entrever por un lado, la intencionalidad de los libros de texto, la cual
se ve plasmada en su retórica así como la posición epistémica del autor o autores y, por
otro, una manera abstracta de transmitir los conocimientos sin que tenga sentido para el
estudiante. Esto supone una dificultad a la hora de aprender e interiorizar los conceptos
científicos, como se mencionó antes.
Los libros de textos no indagan las ideas que el estudiante posee antes de la instrucción. Las
implicaciones de ello se han mencionado repetidas veces durante el desarrollo de esta
investigación, y es que el no reconocer lo que el estudiante ya sabe o su mundo intuitivo,
hace que la enseñanza de los conceptos se vea obstaculizada por esas ideas (obstáculos
epistemológicos).
Los libros de texto no tienen en cuenta aspectos importantes del desarrollo histórico de los
conceptos científicos, cuando escasamente lo hacen, lo hacen de manera que parece un
suceso anecdótico o un hecho acumulativo entre otros que cronológicamente han sido
descritos. Es claro que su uso supone ciertas bondades a la hora de enfrentar esos hechos en
el marco de la enseñanza, aprendizaje y evaluación de los conceptos científicos, ya que les
permite reconocer el contexto en el cual han surgido las grandes ideas que han permitido el
desarrollo de los conceptos científicos; además de promover el interés por las lecturas de
carácter histórico-epistemológico.
92
Cada vez más aumenta el interés por el uso de la historia y epistemología de las ciencias
para la enseñanza, en virtud de que ello permite que los conceptos científicos tengan un
mayor sentido para el estudiante que está aprendiendo. Lo anterior implica una relación
más cercana a los hechos que históricamente han dado lugar al desarrollo de los conceptos
científicos y eso ayuda a que el estudiante comprenda de mejor manera la relación enmtre
los fenómenos de su entorno y la explicación científica.
El diseño y desarrollo de experiencias escolares para la enseñanza de los conceptos
científicos es crucial a la hora de construir conocimientos. Esta manera de abordar la
enseñanza le permite el estudiante construir su propia realidad, a partir de hechos que él
mismo evidencia a través de la experimentación. Considero que la experimentación en la
escuela debería ser una alternativa para promover en los estudiantes el desarrollo de
competencias científicas, de la cual adolecen las generaciones de jóvenes en la actualidad.
5.2 Conclusiones específicas
Una de las conclusiones más transcendentales que deja esta investigación es ver cómo el
uso de la experimentación escolar, permite que los estudiantes que poseen ciertas ideas de
los fenómenos y que son explicadas desde el conocimiento común que ellos poseen,
empiezan a ser modificadas, no radicalmente, sino paulatinamente como un proceso que
cada vez hace que se transforme el pensamiento inicial a otras forma de pensamiento más
elaboradas, esto el que pertenece al conocimiento científico. Es así como este punto fuerte
de la investigación es poder demostrar que por medio de la experimentación en la escuela,
se podría establecer nexos entre el conocimiento común y el conocimiento científico, de tal
manera que se logre aprendizajes en los estudiantes; vemos aquí que los experimentos
realizados han logrado tal vinculación, evidenciándose a la hora de describir algunos
fenómenos de la vida cotidiana planteados en la evaluación.
Se vio claramente el interés de los estudiantes de salir del esquema tradicional al que
generalmente has estado sometidos durante casi todo su historial académico y traer nuevas
maneras de abordar los conceptos científicos por medio de la experimentación ha ayudado
93
a que muestren cierto interés por el quehacer científico y ello se evidencia en la manera en
que ellos se fueron entregando a la toma de datos producto de la experiencia misma.
Otra de las virtudes que otorga el uso de la experimentación para la enseñanza es que se
fomenta el trabajo en equipo y el desarrollo de competencias científicas, las cuales se
evidencian durante el desarrollo de los experimentos, en la observación del fenómeno, la
toma de datos, la inferencia, entre otros.
La identificación de las ideas adquiridas como producto de la observación y toma de datos
experimentales, hace entrever que es necesario buscar alternativas que ayuden al estudiante
a aprender de una manera diferente, talvez, más acorde con su propia existencia y en
relación con lo que le rodea y le es propio y no como conceptos abstractos que no le dicen
nada acerca de su realidad, mostrando que se puede hacer una ciencia diferente a la
mostrada por los medios.
Por último, la experimentación en la escuela puede ser utilizada utilizando materiales de
uso común, no necesariamente con equipo de laboratorio, hemos visto que usando
materiales de uso cotidiano y doméstico de pueden desarrollar una serie de actividades
experimentales de tal manera que conduzcan al aprendizaje de los conceptos científicos.
Considero que estamos en un momento de la historia de la educación en donde el docente
debe mostrar unas facetas más actualizadas y acordes a la manera en que el mundo
evoluciona, de allí que cada vez más se hace necesario documentarse en algunos aspectos
clave para la enseñanza, aprendizaje y evaluación de los conceptos científicos, ya que solo
de esa manera estaremos preparando sujetos más capacitados para enfrentar las
problemáticas a las cuales le son propios de su contexto .
94
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99
7. ÍNDICE DE FIGURAS
LISTA DE FIGURAS
DESCRIPCIÓN PÁGINA
Figura 1. Arquímedes resolviendo el problema de la corona de
Rey Hierón de Alejandría 44
Figura 2. Explicativas de los experimentos sobre equilibrio de un
sólido en un líquido 46
Figura 3. Grabados explicativos de los experimentos realizados
por Pascal sobre el equilibrio de los líquidos. 47
Figura N° 4: Situaciones hipotéticas sobre flotación. 56
Figura 5. Estructura de la red sistémica a utilizar en el análisis de
los datos obtenidos. 63
Figura N° 6: Situaciones reales sobre las cuales se trabajará
experimentalmente. 75
100
8. INDICE DE TABLAS
LISTA DE TABLAS
DESCRIPCIÓN PÁGINA
Tabla 1. Plantilla de registro de datos re colectados por medio de la red
sistémica 66
Tabla 2. Consolidado de coincidencias de las cuatro categorías objeto de
análisis. 70
Tabla 3. Recolección de datos para recipiente con agua 76
Tabla 4. Recolección de datos para recipiente con agua 77
Tabla 5. Recolección de datos para recipiente con agua con materiales planos 78
Tabla 6. Ideas relacionadas con cada una de las situaciones planteadas en el
test de evaluación. 83
Tabla 7. Categorización de las ideas principales que los estudiantes tienen
después de haber realizado los experimentos. 85
9. INDICE DE ANEXOS
LISTA DE ANEXOS
DESCRIPCIÓN PÁGINA
Anexo 1. Datos recolectados a partir de los datos crudos del cuestionario de
preguntas abiertas a estudiantes de grado décimo de educación media 97
Anexo 2. Coincidencias de las ideas de los estudiantes extraídas del Anexo 1 100
Anexo 3. Correlación de las ideas acerca de los eventos relacionados entre sí 104
Anexo 4. Categorización de las ideas del conocimiento común 106
Anexo 5. Evidencias de las actividades del diseño experimental sobre
flotación 108
Anexo 6. Explicaciones de los estudiantes sobre los experimentos 110
101
10. ANEXOS
ANEXO 1
Datos recolectados a partir de los datos crudos del cuestionario de preguntas
abiertas a estudiantes de grado décimo de educación media
N°
ESTUDIANT
E
VASO 1: AGUA -GOTA:
ACEITE
VASO 2: ACEITE -
GOTA: AGUA VASO 3: AGUA - AIRE
VASO 4: AGUA -
PLASTILINA
VASO 5: AGUA -
CORCHO VASO 6: LÁMINA
SITUACIO
N 1
SITUACIO
N 2
SITUACIO
N 1
SITUACIO
N 2 SITUACION 1
SITUACIO
N 2
SITUACIO
N 1
SITUACIO
N 2
SITUACIO
N 1
SITUACIO
N 2
SITUACIO
N 1
SITUACIO
N 2
1
Se queda
flotando
porque es
menos densa
que el agua
La gota sube
a la
superficie
debido a su
baja
densidad
La gota se
queda allí
porque no
tiene el
suficiente
peso para
atravesar el
aceite y
llegar al
fondo
La gota se
queda
atrapada en
el fondo.
Quizás suba
un poco pero
no llegará a
la superficie
porque está
en un medio
líquido más
denso.
La burbuja se
queda allí unos
segundos y
luego explota,
porque el aire
intenta ir hacia
arriba, pero
como está
encapsulado por
la burbuja
aferrada al agua
que no se lo
permite
La burbuja
sube en
medio del
agua y al
llegar a la
superficie
explota
La plastilina
desciende al
fondo por su
densidad que
es mayor
La plastilina
se queda allí
porque es
más pesada
o densa que
el agua
El corcho
baja un poco
por el
impacto pero
después
emerge a la
superficie
porque está
hecho de
madera y
esta tiene
burbujas de
aire en su
interior, que
hace que
flote en el
agua
El corcho
sube y flota
Debido al
impacto
tarda en
llegar al
fondo del
vaso.
Atraviesa el
agua
rápidamente,
porque va
con la punta
y mientras
menos
cantidad del
cuerpo se
vea
involucrada
en el
impacto
mayor será
la facilidad
con que
entre en el
agua y
llegue al
fondo.
2
El aceite
siempre
queda en el
fondo por
ser más
denso
El agua entra
en el aceite
en el fondo y
vuelve a
subir ya que
el agua es
menos densa
Queda en el
fondo del
agua porque
es un sólido
un poco más
pesado
Cuando cae
a la
superficie
del agua
vuelve y
sube y queda
flotando
porque es un
sólido
liviano
Si la lámina
entra vertical
al agua se
hundiría
muy rápido
y no
chocaría
contra el
agua
3
La gota de
aceite queda
en la
superficie
porque
siempre el
aceite queda
sobre el agua
y se esparce
sobre ella
porque el
agua tiene
oxigeno
La gota sube
y se esparce
sobre la
superficie
porque el
agua tiene
oxígeno
La gota de
agua se va al
fondo del
vaso de
aceite
porque el
agua tiene
oxígeno
La gota de
agua se
queda en el
fondo del
vaso de
aceite
El aire no
penetra el agua
El aire hace
una burbuja
y sale a la
superficie
La plastilina
queda en el
fondo del
vaso o en la
mitad
dependiendo
de lo grande
que sea
porque es
pesada
En los dos
casos se
hunde, solo
que cuando
se tira plana
se cae más
lento que el
de punta
porque
cuando se
tira plano
toma aire o
se queda con
un poco de
aire y es más
difícil
102
4
Baja al
fondo y se
encuentra
con la otra
gota en el
fondo
Se queda en
el fondo por
su densidad
Las dos
gotas de
agua se van
a la
superficie
por lo que el
agua es
menos densa
que el aceite
Baja hasta la
mitad
aproximadamen
te y sube a la
superficie
Se dirige a la
superficie
porque el
agua es más
densa que
una burbuja
de aire
La plastilina
va hacia el
fondo por su
peso
El que
sueltan baja
un poco y
luego sube a
la superficie
porque es
muy ligero
El corcho
sube a la
superficie
Baja al
fondo un
poco lenta
porque el
agua hace
presión
hacia arriba,
pero la
lámina lo
hace hacia el
fondo pero
igual baja
por ser
pesada
Llega al
fondo
también pero
de manera
más rápida,
porque no es
mucha la
presión que
el agua le
hace a la
lámina
5 Se dirige al
fondo
Se queda en
el fondo
Se queda en
la superficie
Sube a la
superficie
porque el
agua es
menos densa
que el aceite
No es
posible que
flote en el
mismo vaso
porque la
plastilina
tiene más
densidad que
el agua, así
no podrá ir a
la superficie
Se hunde
hasta la
mitad y
vuelve a la
superficie
porque es un
sólido
liviano
Sube a la
superficie
Pues la
lámina
choca con el
agua y se
hundirá por
tener más
densidad
Pues se
hundiría
muy rápido
porque no
chocaría
contra el
agua
6
Las dos
gotas de
aceite se
dirigen hacia
la superficie
y se unen en
una sola
porque son
sustancias
diferentes.
El agua y el
aceite son
heterogéneos
y el aceite es
más liviano
Las dos
gotas de
agua se
dirigen al
fondo del
vaso ya que
el vaso
contiene
aceite y el
agua es más
pesada
Se crea una
especie de
fuerza que hace
agitar o mover
el agua
El aire forma
una burbuja
y sale a la
superficie
Cae hasta el
fondo pero
no flota
Puede llegar
a flotar la
plastilina si
tiene aire
Se dirige el
corcho a la
superficie
porque no
tiene
suficiente
peso y flota
Cae
lentamente
por que no
tiene
suficiente
fuerza y el
agua le quita
flixion
horizontal-
el subrayado
es mío-.
Cae más
rápido
porque el
agua no
absorbe el
peso
7
La burbuja
de aceite
baja hasta
cierta
distancia y
vuelve a
subir
Como el
agua y aceite
no se llevan
entonces el
agua sube a
la superficie
El aire forma
una burbuja sale
y se explota
La plastilina
se sumerge
en el agua y
se queda en
el fondo
porque es un
material que
no puede
flotar
Vuelve a
subir porque
es como un
globo con
agua que no
se puede
sumergir y
está hecho
de un
material que
es flotable
La lámina se
sumerge
porque es
muy pesada
para subir
103
8
Las dos
gotas de
aceite van
hacia la
superficie
del agua ya
que la
densidad del
aceite es
mayor que la
densidad del
agua por tal
razón no se
pueden
penetrar y
hacer una
sola
sustancia
Van a la
deriva ya
que la
densidad del
aceite es
impenetrable
por el agua y
el agua
queda en el
lugar donde
lo depositen
y me
imagino que
se va
moviendo
mediante
pasa el
tiempo
La burbuja de
aire va hacia la
superficie ya
que para mí el
aire busca
escapatoria por
su estado
Va al fondo
porque su
densidad es
muy fuerte,
posee un alto
peso por la
cantidad de
su masa, por
tal razón
llega
directamente
al fondo
No sé qué se
le podría
hacer a la
plastilina
para que
flote en el
vaso porque
su densidad
es un poco
rígida. Sería
depositar
una lámina
delgada para
observar si
flota o no.
No sé qué
más serviría
El corcho va
a la
superficie
después de
llegar a la
mitad del
recipiente ya
que la
velocidad a
la que es
lanzada la
hace bajar
pero su
densidad la
hace subir
nuevamente
a la
superficie
9
Así sea
desde el
fondo o
desde el
exterior
siempre se
dirige al
fondo ya
que es denso
Entra en el
aceite y
luego sube
ya que el
agua e s
menos densa
que el aceite
Va para el
fondo del
vaso
Se queda en
el fondo del
vaso. La
plastilina
tiene más
densidad
Siempre
flota. está
hecho de
madera y es
menos denso
Hace presión
con el agua
ya que esta
busca salida
al
encontrarse
con el metal
Se sumerge
porque
cumple la
misma
función de
aerodinámic
a
10 La gota baja
La gota sube
porque el
agua y el
aceite no se
pueden
mezclar
Pasa lo
mismo que
en el vaso 1
La burbuja sube
y estalla porque
es aire que se
libera bajo el
agua
Se hunde
porque está
hecho de un
material que
no flota en el
agua
Flota porque
es sólido y
es hecho de
un materia
que el agua
no puede
dejar en el
fondo
Se demora
en caer
porque las
ondas de
agua evita
que baje
Cae al fondo
rápido
porque corta
las ondas y
cae más
rápido
11 Se queda en
la superficie
Sube a la
superficie
porque el
agua no se
puede
mezclar con
el aceite
Se queda en
el fondo
Se queda en
el fondo
porque no se
puede dar
una mezcla
entre ellos
Se queda ahí
Sube a la
superficie
por la
presión de la
aire
Se dirige
hacia el
fondo del
vaso porque
son
elementos
que tienen
mayor
fuerza o sea
que van a
quedar
siempre en
el fondo
El corcho se
queda en la
superficie
por que la
fuerza es
menor
Queda en la
profundidad
por ser un
material
muy pesado
12
Se queda en
la parte de
arriba
porque el
agua y el
aceite no se
mezclan
entre sí, es
una mezcla
heterogénea
El aceite
flota ya que
no se
mezclan
entre si
Hace que el
agua haga
burbujas por la
presión del aire
La burbuja
sube
Queda en la
parte inferior
del vaso
debido al
peso de la
misma
Se sumerge
y luego se
dirige a la
parte
superior, ya
que el
corcho es
poroso
Queda
flotando en
la parte
superior del
vaso, no
tiene como
romper la
superficie
del agua
Llega al
fondo ya que
rompe la
superficie
del agua
13
Queda en la
superficie
del agua
porque el
aceite tiene
diferente
espesor, por
lo tanto
queda arriba
Sube
quedando
parejo con la
otra gota,
por su
diferente
espesor
Queda en la
superficie
del aceite, al
haber más
aceite que
agua
El agua sube
y queda en
la superficie
del vaso que
es agua y el
fondo aceite
Mueve un poco
el agua
Forma
burbujas que
suben y
explotan
Impacta y
queda en el
fondo por su
peso
Se queda ahí
Flota porque
tiene aire en
su interior de
la madera
Sube por el
mismo
motivo
Baja suave
por el
impacto
Baja más
rápido
104
ANEXO 2
Coincidencias de las ideas de los estudiantes extraídas del Anexo 1
Principales ideas
acerca del
fenómeno gota de
aceite - vaso con
agua
Coin
cid
enci
as
Principales
ideas acerca
del fenómeno
gota de agua
- vaso con
aceite
Coin
cid
enci
as
Principales
ideas acerca
del
fenómeno
burbuja de
aire - vaso
con agua
Coin
cid
enci
as
Principales
ideas acerca
del
fenómeno
plastilina -
vaso con
agua
Coin
cid
enci
as
Principales
ideas acerca del
fenómeno
corcho - vaso
con agua
Coin
cid
enci
as
Principales ideas
acerca del
fenómeno lamina
metálica - vaso
con agua
Coin
cid
enci
as
El aceite flota
porque es menos
denso que el agua
2
Se queda en la
superficie
porque no
tiene el
suficiente
peso para
atravesar el
aceite y llegar
al fondo
1
El aire no
penetra el
agua
1
La plastilina
va al fondo
porque su
densidad es
mayor
3
Flota porque está
hecho de madera
y esta tiene
burbujas de aire
en su interior,
que hace que
flote en el agua
3
Debido al impacto
tarda en llegar al
fondo del vaso.
1
El aceite siempre
queda en el fondo
por ser más denso
1
La gota de
agua no sube
por que se
encuentra en
un medio
liquido más
denso
4
Se dirige a la
superficie
porque el
agua es más
densa que
una burbuja
de aire
1
La plastilina
queda en el
fondo porque
es más
pesada
5 Flota porque es
un sólido liviano 4
* Atraviesa el agua
rápidamente,
porque va con la
punta y mientras
menos cantidad del
cuerpo se vea
involucrada en el
impacto mayor será
la facilidad con que
entre en el agua y
llegue al fondo.
4
Siempre el aceite
queda sobre el agua
y se esparce sobre
ella porque el agua
tiene oxigeno
1
El agua entra
en el aceite en
el fondo y
vuelve a subir
ya que el agua
es menos
densa
1
Hace que el
agua haga
burbujas por
la presión del
aire
2
Puede llegar
a flotar la
plastilina si
tiene aire
1
Si la lámina entra
vertical al agua se
hundiría muy
rápido y no
chocaría contra el
agua
1
105
El aceite baja al
fondo del agua 2
La gota de
agua queda en
el fondo
porque tiene
oxigeno
1
Las demás
ideas están
relacionadas
con el hecho
de que el aire
siempre sube
a la
superficie
La plastilina
se sumerge
en el agua y
se queda en
el fondo
porque es un
material que
no puede
flotar
2
Baja al fondo un
poco lenta porque
el agua hace
presión hacia
arriba, pero la
lámina lo hace
hacia el fondo
1
El aceite es más
liviano
1
Las dos gotas
de agua se
dirigen al
fondo del vaso
ya que el vaso
contiene
aceite y el
agua es más
pesada
1
Se dirige
hacia el
fondo del
vaso porque
son
elementos
que tienen
mayor fuerza
o sea que
van a quedar
siempre en el
fondo
1
Cuando es tirado
al agua se vuelve
a subir porque es
como un globo
con agua que no
se puede
sumergir y está
hecho de un
material que es
flotable
1
Pues la lámina
choca con el agua y
se hundirá por tener
más densidad
1
La burbuja de
aceite baja hasta
cierta distancia y
vuelve a subir
1
Como el agua
y aceite no se
llevan
entonces el
agua sube a la
superficie
1
La densidad lo
hace subir a la
superficie
1
Llega al fondo
también pero de
manera más rápida,
porque no es
mucha la presión
que el agua le hace
a la lámina
1 -esta
tiene el
mismo
sentido
que *
pero en
términos
de la
presión
que
ejerce el
agua
Siempre se dirige al
fondo ya que es
denso
1
Las gotas de
agua van a la
deriva ya que
la densidad
del aceite es
impenetrable
por el agua y
el agua queda
en el lugar
donde lo
depositen y
me imagino
que se va
1 Flota porque es
menos denso 1
Cae lentamente por
que no tiene
suficiente fuerza y
el agua le quita
flixion horizontal-
el subrayado es
mío-.
1
106
moviendo
mediante pasa
el tiempo
El agua y el aceite
son heterogéneos 6
El agua se
queda en el
fondo porque
no se puede
dar una
mezcla entre
ellos
1
Flota porque es
sólido y es hecho
de un material
que el agua no
puede dejar en el
fondo
1
Cae más rápido
porque el agua no
absorbe el peso
1
Queda en la
superficie del agua
porque el aceite
tiene diferente
espesor, por lo
tanto queda arriba
1
La gota de
agua queda en
la superficie
por haber más
cantidad de
aceite que de
agua. En la
superficie es
agua y el
fondo es
aceite
1
El corcho se
queda en la
superficie por
que la fuerza es
menor
1
La lámina se
sumerge porque es
muy pesada para
subir
3
Se sumerge y
luego se dirige a
la parte superior,
ya que el corcho
es poroso
1
Se sumerge
rápidamente porque
cumple la misma
función de
aerodinámica
1
Hace presión con el
agua ya que esta
busca salida al
encontrarse con el
metal
1
Se demora en caer
porque las ondas de
agua evitan que
baje. queda
flotando en la parte
superior del vaso,
ya que no tiene
como romper la
superficie del agua
2
107
Cae al fondo rápido
porque corta las
ondas y cae más
rápido. llega al
fondo ya que
rompe la superficie
del agua
2
108
ANEXO 3
Correlación de las ideas acerca de los eventos relacionados entre sí
Correlación de las ideas
del evento gota de aceite -
vaso con agua y gota de
agua - vaso con aceite
Ideas del evento burbuja de
aire - vaso con agua
Correlación de las ideas del
evento plastilina - vaso con
agua y corcho - vaso con agua
Ideas del evento lámina metálica - vaso con agua
El agua siempre queda en el
fondo porque tiene oxígeno El aire no penetra el agua
Si el objeto tiene aire en su
interior flota
Atraviesa el agua rápidamente, porque va con la
punta y mientras menos cantidad del cuerpo se vea
involucrada en el impacto mayor será la facilidad
con que entre en el agua y llegue al fondo.
El aceite es más liviano que
el agua
Se dirige a la superficie
porque el agua es más densa
que una burbuja de aire
Los sólidos livianos flotan y los
sólidos pesados se hunden
Baja al fondo un poco lenta porque el agua hace
presión hacia arriba, pero la lámina lo hace hacia el
fondo. Llega al fondo también pero de manera más
rápida, porque no es mucha la presión que el agua
le hace a la lámina
El agua se queda en el fondo
porque el agua y el aceite no
se mezclan, son
heterogéneos
Hace que el agua haga
burbujas por la presión del
aire
El objeto se hunde si esta hecho
de un material que no quede
flota y si es flotable entonces
permanecerá en la superficie
Pues la lámina choca con el agua y se hundirá por
tener más densidad
El aceite es más denso que
el agua y por eso el agua no
sube a la superficie
Las demás ideas están
relacionadas con el hecho de
que el aire siempre sube a la
superficie
Los sólidos menos densos que
el agua flotan
Pues la lámina choca con el agua y se hundirá por
tener más densidad
El sólido que tenga mayor fuerza
irá al fondo
Cae lentamente por que no tiene suficiente fuerza y
el agua le quita flixion horizontal- el subrayado es
mío-.
Cae más rápido porque el agua no absorbe el peso
La lámina se sumerge porque es muy pesada para
subir
Se sumerge rápidamente porque cumple la misma
función de aerodinámica
Hace presión con el agua ya que esta busca salida
al encontrarse con el metal
109
Se demora en caer porque las ondas de agua evita
que baje. queda flotando en la parte superior del
vaso, ya que no tiene como romper la superficie del
agua
Cae al fondo rápido porque corta las ondas y cae
más rápido. llega al fondo ya que rompe la
superficie del agua
Si la lámina entra vertical al agua se hundiría muy
rápido y no chocaría contra el agua
110
ANEXO 4
Categorización de las ideas del conocimiento común
HISTORIA DE LAS
CIENCIAS
CONOCIMIENTO
CIENTÍFICO
IDEAS ERRADAS O
NO CIENTIFICAS
IDEAS FUERA DEL
CONTEXTO DE LA
INVESTIGACIÓN
Atraviesa el agua
rápidamente, porque va con
la punta y mientras menos
cantidad del cuerpo se vea
involucrada en el impacto
mayor será la facilidad con
que entre en el agua y llegue
al fondo.
Las sustancias más
livianas flotan cuando
están en un medio
líquido más pesado
que la sustancia que
flota
El agua permite que
algunos cuerpos floten
porque tiene oxígeno
Si el objeto tiene aire
en su interior flota
Baja al fondo un poco lenta
porque el agua hace presión
hacia arriba, pero la lámina
lo hace hacia el fondo. Llega
al fondo también pero de
manera más rápida, porque
no es mucha la presión que el
agua le hace a la lámina
El aire siempre sube a
la superficie
El agua se queda en el
fondo porque el agua y
el aceite no se
mezclan, son
heterogéneos
Se demora en caer porque la
la lámina no tiene como
romper la superficie del agua
que es la que la sostiene. Al
romper la superficie del agua
caerá más rápido
Se sumerge
rápidamente porque
cumple la misma
función de
aerodinámica pero
para esta caso sería
hidrodinámica
111
El agua es más densa que el
aire
El aceite es más denso
que el agua y por eso el
agua no sube a la
superficie
Los sólidos menos densos
que el agua flotan
El aire no penetra el
agua
El sólido que tenga mayor
fuerza irá al fondo
El objeto se hunde si
esta hecho de un
material que no puede
flotar y si es flotable
entonces permanecerá
en la superficie
Cae más rápido porque
el agua no absorbe el
peso
Cae al fondo rápido
porque corta las ondas
y cae más rápido. llega
al fondo ya que rompe
la superficie del agua
Si la lámina entra
vertical al agua se
hundiría muy rápido y
no chocaría contra el
agua
112
Anexo 5
Evidencias de las actividades del diseño experimental sobre flotación
113
114
Anexo 6
Explicaciones de los estudiantes sobre los experimentos
ES
TU
DIA
NT
E
1. Tenemos dos
embarcaciones que están
juntas en alta mar, la una es
una pequeña canoa fabricada
en madera y la otra es un
buque carguero de 300
toneladas de peso utilizado
para trasportar grandes
cantidades de carga. ¿Por
qué, si la embarcación grande
es mucho más pesada que la
otra, no se hunde?
2. Qué concepto o
conceptos de la
física crees que se
podría aprender
con las
experiencias
realizadas.
3. Tenemos los
siguientes objetos sobre
un estanque: un corcho,
un barquito de papel,
una pelota de caucho,
una rana nadando, una
hoja de árbol grande,
un pato nadando. ¿Qué
tienen en común todos
ellos que hace que se
suspendan sobre la
superficie del agua? y
de ¿qué depende para
que flote?
4. Ahora tenemos los
siguientes objetos, los
cuales se dejan caer sobre
la superficie del mismo
estanque: una canica de
cristal, una esfera de acero
(balín), una roca, una
moneda de cobre, el mismo
barco grande de la
primera pregunta
hundiéndose. ¿Qué hace
que todos estos objetos se
hundan?
5. Si tienes un objeto
cualquiera y lo sueltas
sobre la superficie del
estanque, ¿Qué debes
saber acerca de él para
saber si se suspenderá
en la superficie o no?
1
La embarcación de 300
toneladas está construida de
una forma para no hundirse. En
su interior tiene grandes
cantidades de aire que le
permite flotar así este
construida de un material muy
pesado como el hierro o el
acero
La densidad porque
la cantidad de agua
es más grande que el
buque, esto ayuda a
que no se hunda tan
rápido. La presión a
la que se ve
sometido a el buque
por la gran cantidad
de agua.
Todos estos objetos se
hunden porque sus
moléculas están muy
unidas, haciendo que
pesen las que la sustancia
que las contiene (agua).
En el caso del barco es
que seguramente le entró
agua generando más peso
sobre el barco y
quitándole el aire de
adentro que le permite
flotar
Para saber si un objeto se
queda en la superficie del
estanque o no, debo
saber su masa y volumen
para conocer su
densidad, si es más
denso que el agua del
estanque se hundirá, si
pasa lo contrario se
suspende en la superficie
2
No se hunde por que la
estructura física del barco es
fabricada especialmente para
cargas pesadas de transporte y
con motores más potenciales
Densidad: porque la
organización
estructural tiene que
estar dividida en
muchas constantes.
Presión: es
importante ver la
presión que tiene
cuando tiene peso
sobre la plastilina
El corcho es un material
madera liviana y puede
ser flotada el barco de
papel es igual un material
liviano que puede ser
hundido. La pelota de
caucho tiene poca
densidad. El pato no deja
sumergirse por que las
plumas en movimiento es
constante. La rana en el
salto no se sumerge en el
movimiento.
Puede que si o puede ser que
no, porque depende también
del barco. Si los objetos son
muy pesados o muy livianos
puede que al agua filtre en el
barco y se hunda o solo
filtre agua
La fuerza, la densidad,
saber si es pesado o
liviano y saber si tiene o
no aire por dentro para
sumergirse.
115
3
Creo que el buque no se hunde
por la forma que tiene la
embarcación que es como una
forma ovalada hueca y esa
forma puede hacer que esa
embarcación flote
independientemente del peso
que tiene
El concepto de la
densidad creo que
influye en cada uno
de los experimentos
realizados, puede
ser po ejemplo
cuando el aceite en
el agua, el aceite
queda en la
superficie
dependiendo de la
cantidad de agua
que hay. Cuando
echamos el agua en
el aceite el agua
queda suspendida en
el aceite
Puede que sea la
densidad o la forma que
tienen como por ejemplo
el barco de papel o
porque por la forma
hueca tienen aire y no se
pueden hundir, en el caso
de la rana y el pato puede
ser por la forma o porque
son livianos
Todos estos objetos son
pesados y pues el barco
puede ser que tenga un
agujero y se comience a
entrar el agua o porque tiene
más peso del que puede
soportar, por ejemplo la
plastilina a la que le pusimos
las monedas y cuando no
podía soportar más peso se
hundía o en el caso también
de las láminas que podía
flotar y resistían hasta cierto
peso.
La forma del objeto, si es
plano u hondo y si
también es balsudo si no
pesa también. Esas dos
cosas tendría en cuenta,
la Forma y el peso
4
Depende de la forma como se
fabrique el buque, su estructura
ha de ser alargada, además está
nivelado también por los
motores o impulsores que tiene
Presión: porque
depende de la fuerza
o peso que tenga la
plastilina. Densidad:
porque cuando
sumergíamos las
gotas de sustancias
en otras cambiaba
su densidad. Fuerza:
porque dependía de
la fuerza en las
láminas para ver si
se hundía o flotaban
o se hundían y luego
flotaban
Tienen en común que son
ligeros, o bien que todos
tienen algo que los hace
flotar como el pato las
plumas que impide que el
agua toque su piel o
cuero. La rana pues se
impulsa con sus
extremidades, además
inflan la barriga para
flotar. Ya los otros
elementos flotan porque
son ligeros y tienen poca
densidad.
La gravedad y el peso hacen
que se hundan pues esos
objetos son macizos y
pesados. En la cuestión del
buque, puede que haya
quedado mal estructurado y
se le filtró el agua a lo que
hace que aumente el peso
del buque y este está
diseñado para para un peso
en específico, por esto se
hunde.
Debemos saber cuál es
su densidad y peso y si
tiene aire dentro o no, si
es masivo o no lo es.
5
Depende de la forma de
fabricación del barco, por
ejemplo en el experimento, si
uno las estructuras más altas él
resistía más peso, si las
hacíamos bajas se hundía más
rápido
Densidad: es la
masa y volumen lo
que sería en este
caso del buque.
Presión: tiene que
ver con la presión o
peso que se ejerció a
la plastilina.
Velocidad: tiene que
ver con la velocidad
con que se arrojan
los objetos como el
corcho, la lámina,
etcétera.
Flotan porque tienen en
común: El pato porque
las plumas no dejan que
el agua le entre y eso
funciona como un
flotador. El barco de
papel, es porque el papel
es muy liviano y delgado
y eso lo hace flotar. El
corcho, porque es ligero
y liviano. El sapo, porque
infla su estómago y eso
lo hace flotar, funciona
como un flotador.
Debemos saber cuál es
su peso y cuál es el
material que usas como
plástico, metal, etcétera,
depende de eso.
116
6
Estos dos barcos, el primero de
madera, o sea la canoa no se
hunde porque su material y la
forma hueca que ayuda a que se
mantenga en la superficie, pero
no tiene las posibilidades de
almacenar demasiado peso
porque es pequeña y el segundo
es un buque que por su gran
tamaño y su forma hueca
grande y reforzada atrapa más
aire y puede mantenerse
flotando con mucho peso
El peso, varía según
el tamaño. La
velocidad depende
de la distancia y la
fuerza con que se
lanzan, como por
ejemplo las láminas
que caen de distintas
formas.
Porque al hundir atrapan
agua, más su paso no deja
que suban a la superficie y el
aire se escapa
Que el objeto sea liviano,
que no lo hunda el peso
del agua y de esta
manera que contenga
aire
7
Porque el buque está diseñado
para soportar cargas pesadas,
no sería muy lógico colocar
más peso en la barco que no
soporta tanto peso
Volumen, que es el
espacio que ocupa
alguna cosa. Masa
cantidad de materia
que tiene un cuerpo
Lo que tienen en común
todas estas cosas es la
densidad, el cual es el
resultado de dividir la
masa de un cuerpo entre
el volumen del mismo
Todos esos objetos se hunde
por el material de los objetos
que se dejan caer y se
hunden, también por el peso
que tienen.
Tengo que saber la
densidad, e volumen y la
masa
8
Todo depende del tipo de
estructura que tenga el buque,
(grande, pequeño ancho,
delgado) pero por lo general los
buques son grandes y anchos.
También pienso que entre más
pesado sea el buque, más difícil
es de hundirlo, ya que para
hundir algo pesado se tiene que
tener más fuerza
Densidad porque
tiene masa y
volumen, en este
caso el barquito.
Cada moneda tiene
su masa. Presión
porque el agua tiene
presión y el aceite
en agua también no
se combinan porque
tiene presión.
También porque la
plastilina del
barquito hace
presión con el agua.
La velocidad tiene
que ver cuando caen
los objetos al agua
(por ejemplo el
corcho se hunde a la
mitad del vaso con
agua). Fuerza: la
gravedad genera
fuerza al interior del
agua. le genera
fuerza al barquito
Todos ellos tienen poca
densidad y por ejemplo
la rana utiliza la fuerza,
la pelota contiene aire, lo
que le permite flotar. La
hoja se neutraliza con al
agua
Todos se hunden porque
tienen un nivel de densidad
alto y la gravedad los hace
hundir fácilmente, pero
excepto el barco porque este
necesita algún defecto para
que se hunda (por ejemplo el
Titanic que por una
tempestad se hundió)
Debemos saber la
densidad y si tiene algún
tipo de presión, ya sea
interior. Para que esta se
mantenga en la
superficie
117
9
Pues depende de lo que esté
hecho y su tamaño, porque hay
materiales que no soportan
tanto peso en el agua como
otros y entre más grande
aguanta más peso
Masa: cantidad de
materia que tiene un
cuerpo como el
buque que tiene 300
ton. Peso: es lo que
pesa el objeto como
el buque que tiene
300ton, más lo que
pesa el buque.
Volumen: es el
espacio que ocupa
un objeto como el
barco y como el
buque es más
grande que el barco
ocupa más espacio
Pues creo que todos
tienen una densidad
proporcional para flotar
en el agua
La densidad porque uno
objetos pesan mucho, son
pequeños como pueden ser
grandes y no pesar nada
Pues yo diría masa, peso
y volumen, como unos
objetos que soltamos en
el agua unos se
hundieron
10
Porque un buque está
construido por una clase de
material que no está apto para
que se hunda
El volumen porque
ese buque de 300
ton maneja un alto
volumen
Lo que tienen en común
es que ambos flotan en el
agua sin importar el
material por el que están
compuestos, su densidad
y peso en el agua son
iguales
Porque estos objetos no
están diseñados para que
floten en el agua, en cambio
el buque de la primera
pregunta por el material con
que se construyó no permitía
que se hundiera
Debemos saber cuánto
pesa y qué densidad tiene
11
Porque la embarcación está
construida con el fin de no
hundirse y para hacerlo
tuvieron que hacer muchas
pruebas para saber cuánta
cantidad de carga puede llevar
El peso: porque hay
que saber el peso de
cada una de las
cosas. Volumen:
porque hay que
saber el volumen de
cada una de las
cosas con las que la
embarcación se
construyó.
La densidad o el peso, ya
que la hoja de árbol, e
corcho, el barquito, y la
pelota no pesan y se
suspenden en el agua y la
rana y el pato el aire en
su interior los hace flotar
Para mí se hunden gracias a
su peso y no tiene la
cantidad suficiente de aire
para poder flotar
Su peso el volumen y su
densidad
12
Porque el barco de mayor peso
tiene que tener el peso nivelado
por todo el barco para que no
vaya una parte más pesada que
otra y así no se hunda.
Densidad porque
tiene más peso y
menos volumen
Tienen la densidad más
pequeña que el peso del
agua. ente más peso
tenga el objeto más fácil
es que se hunda
Se hunden porque tienen
más peso que el agua y
además tiene que estar el
objeto con el peso
proporcional.
El peso que tiene el
objeto y cómo está su
proporción
